TPS40090 4 通道多相降压 DC/DC 控制器数据手册

TPS4009x 是一款两相、三相或四相可编程同步降压控制器，针对由 5V 至 15V 分布式电源供电的低电压、大电流应用进行了优化。与单个功率级相比，多相转换器具有多项优势，包括输入和输出电容器上的电流纹波更低、对负载阶跃的更快瞬态响应、改进的功率处理能力和更高的系统效率。
*附件：tps40090.pdf

每相都可以在高达 1MHz 的开关频率下运行，从而在四相应用中的输入和输出处产生高达 4MHz 的有效纹波频率。两相设计以 180 度异相运行，三相设计以异相 120 度运行，四相设计以异相 90 度运行。

通过将停用的相位 PWM 输出连接到内部 5V LDO 的输出，可以对相位数进行编程。在两相作中，偶数相输出应停用。

TPS4009x 使用具有强制相位电流平衡的固定频率峰值电流模式控制。与电压模式控制相比，电流模式可简化反馈网络并降低输入线路灵敏度。通过使用与输出电感器串联安装的电流检测电阻器来感应相电流，或者为了提高效率，通过使用滤波电感器的 DCR（直流电阻）来检测相电流。后一种方法涉及使用 R-C 电路生成电流比例信号。

R-C 值是通过匹配 R-C 电路和电感的时间常数来选择的;RC = L/DCR。使用任一电流检测方法，电流信号被放大并叠加在放大的电压误差信号上，以提供电流模式 PWM 控制。

输出电压下降可以编程，以改善瞬态窗口并减小输出滤波器的尺寸。其他特性包括单电压作、真差分感应放大器、可编程电流限制、软启动和电源良好指示器。

特性

• 两相、三相或四相作
• 5V 至 15V 工作范围
• 可编程开关频率高达 1MHz/相位
• 具有强制均流的电流模式控制^(1)^
• 1% 内部 0.7V 基准
• 电阻分压器设置输出电压
• 真远端 Differential Amplifier
• 电阻或 DCR 电流感应
• 电流检测故障保护
• 可编程负载线
• 与 UCC37222 Predictive Gate Drive™ 技术驱动器兼容
• 24 引脚节省空间的 TSSOP 封装
• 28 引脚 QFN 封装
• TPS40090：二进制输出
• TPS40091：3 态输出
• 应用
  • Internet 服务器
  • 网络设备
  • 电信设备
  • 直流电源分布式系统

参数

1. 产品概述

• ‌产品系列‌：TPS4009x
• ‌类型‌：高频多相同步降压控制器
• ‌相位数‌：两相、三相或四相操作
• ‌工作电压范围‌：5V至15V
• ‌应用‌：互联网服务器、网络设备、电信设备、DC电源分布式系统等

2. 主要特性

• ‌可编程开关频率‌：高达1MHz/相
• ‌电流模式控制‌：具有强制电流共享
• ‌内部0.7V参考‌：精度为1%
• ‌输出电压设置‌：通过电阻分压器
• ‌真差分遥感放大器‌
• ‌电阻式或DCR电流感应‌
• ‌电流感应故障保护‌
• ‌可编程负载线‌
• ‌与UCC37222预测性门极驱动技术兼容‌
• ‌24引脚TSSOP封装‌和‌28引脚QFN封装‌
• ‌TPS40090具有二进制输出‌；‌TPS40091具有三态输出‌

3. 封装与引脚

• ‌封装类型‌：TSSOP-24（PW）、QFN-28（RHD）
• ‌主要引脚功能‌：
  • VIN：电源输入
  • GND/GNDS：地
  • BP5：内部5V LDO输出
  • COMP：误差放大器输出
  • CS1-CS4：电流感应输入
  • CSCN：电流感应公共点
  • DIFFO：差分放大器输出
  • DROOP：用于编程输出电压下垂
  • EN/SYNC：使能/同步输入
  • FB：反馈输入
  • PWM1-PWM4：相位移位的PWM输出
  • REF：内部0.7V参考电压输出
  • RT：振荡器定时电阻输入
  • SS：软启动输入
  • PGOOD：电源良好指示输出

4. 电气特性

• ‌输入电压范围‌：4.5V至15V
• ‌最大占空比‌：
  • 四相操作：87.5%
  • 两相和三相操作：83.3%
• ‌软启动源电流‌：3.5μA至6μA
• ‌软启动钳位电压‌：0.95V至1.05V
• ‌使能阈值电压‌：0.8V至2.5V
• ‌PWM输出漏电流‌（TPS40091）：1μA
• ‌5V调节器输出电压‌：4.8V至5.2V

5. 功能描述

• ‌多相操作‌：通过连接未激活的PWM输出到内部5V LDO来编程相位数
• ‌差分放大器‌：用于精确输出调节，适用于输出电压低于3.3V的情况
• ‌电流感应和平衡‌：采用峰值电流模式控制，并添加单独的电流环路以强制相位电流匹配
• ‌软启动‌：通过连接到SS引脚的电容来编程
• ‌过压/欠压保护‌：通过FB引脚监测输出电压，并在超出阈值时采取保护措施
• ‌过流保护‌：监测每个电流感应输入，并在超过阈值时终止PWM周期

6. 应用信息

• ‌控制器配置‌：默认四相操作，可通过连接未使用的PWM输出到BP5来编程为两相或三相操作
• ‌输出电压编程‌：通过连接到DIFFO的电阻分压器来设置
• ‌故障保护‌：包括过流保护、过压保护和欠压保护
• ‌同步功能‌：EN/SYNC引脚可用于同步外部时钟信号
• ‌布局和补偿‌：提供了反馈环路补偿和布局指南

7. 文档与支持

• ‌数据表‌：提供了详细的电气特性、功能描述、应用信息和封装信息等
• ‌设计资源‌：包括评估模块、用户指南、应用笔记等
• ‌技术支持‌：可通过TI的技术支持获取帮助