TPS54A20 小型 10MHz、8V 至 14V、10A 同步 SWIFT™ 系列电容器降压转换器数据手册

TPS54A20 是一款两相、同步串联电容器降压转换器，设计用于 采用 12V 输入轨的小尺寸、低电压应用。此拓扑唯一地合并了 带有两相降压转换器的开关电容器电路。优点包括自动电流 电感器之间的平衡，降低开关损耗，实现高频 （HF）作， 以及通过串联电容器的降压。小型、扁平电感器与 TPS54A20显著减少总解决方案面积和高度。自适应导通时间控制 架构可在高达 10MHz 的频率下提供快速瞬态响应和精确的电压调节 工作频率。稳态期间的固定频率作通过使用 一个锁相环 （PLL），用于将开关信号锁定到一个参考振荡器。
*附件：tps54a20.pdf

特性

• 两相、同步串联电容器 Buck
  转换器
• 相位间自动电流平衡
• 每相开关频率 2MHz 至 5MHz
• 14ns 最小导通时间
• 0.51V 至 2V 输出电压范围，±0.5%
  反馈参考电压
• 用于 17V 浪涌
  保护的输入过压锁定
• 具有自动重启
  功能的可调电流限制 （Hiccup）
• 与外部时钟同步
• 稳态固定频率
• 自适应导通时间控制
• 内部反馈回路补偿
• 具有外部电源
  选项的内部栅极驱动 LDO
• EN 引脚允许可调输入 UVLO
• 可选软启动时间
• 具有预偏置输出的单调启动
• 输出功率良好指示器 （开漏）
• 输出过压 / 欠压保护

参数

方框图

一、产品概述

‌TPS54A20‌ 是一款由德州仪器（Texas Instruments）生产的两相同步串联电容降压转换器，适用于8V至14V输入电压范围，提供高达10A的输出电流。该转换器专为小型、低电压应用设计，如电信基站、通信设备和存储设备。

二、主要特性

• ‌两相同步系列电容降压拓扑‌：结合开关电容电路和两相降压转换器，实现自动电感电流平衡。
• ‌高频操作‌：每相切换频率可达2MHz至5MHz，支持高达10MHz的总操作频率。
• ‌低开关损耗‌：高频操作结合低损耗电感器，显著减少总体解决方案面积和高度。
• ‌高效能‌：集成四个N沟道MOSFET，提供高达95%的效率。
• ‌多种保护功能‌：包括过流保护（带自动重启）、输出过压/欠压保护、输入过压锁定、热关断等。
• ‌可编程特性‌：如软启动时间、电流限制、输入欠压锁定阈值等。
• ‌小尺寸封装‌：采用VQFN-20封装，适合背面板安装，高度小于2mm。

三、应用领域

• ‌电信和通信‌：基站、交换机、路由器等网络设备。
• ‌存储设备‌：SSD、DDR内存等。
• ‌其他‌：需要高效、小型电源转换器的各种应用。

四、功能描述

1. ‌自适应导通时间控制‌：提供快速瞬态响应和准确电压调节，支持高达10MHz的操作频率。
2. ‌ 相位锁定环（PLL） ‌：在稳态下保持固定频率操作，锁定切换信号到参考振荡器。
3. ‌内部反馈环路补偿‌：无需外部补偿元件，简化设计。
4. ‌内部门驱动LDO‌：提供外部供电选项，增强灵活性。
5. ‌使能（EN）引脚‌：允许可调输入欠压锁定，提供电源排序功能。
6. ‌软启动功能‌：减少启动时的浪涌电流，保护输入电源。
7. ‌单调启动‌：支持预偏置输出，避免启动时的电压过冲。
8. ‌输出功率良好指示器‌：通过开漏引脚提供，便于系统监控。

五、典型应用电路

文件提供了TPS54A20的典型应用电路图，包括输入电容、输出电感、串联电容、门驱动电容等元件的选择和设计步骤。同时，还提供了详细的设计指南，帮助用户根据具体需求进行电路设计。

六、布局指南

文件强调了布局对电源转换器性能的重要性，并提供了布局建议，包括：

• 将电源组件（如输入/输出电容、电感器、串联电容和TPS54A20设备）放置在PCB的焊接面。
• 使用内部层作为地平面，屏蔽和隔离小信号迹线免受噪声电源线的影响。
• 将敏感模拟迹线和组件（如FB、EN、TON、PGOOD、ILIM和SS/FSEL）远离高压切换节点，以避免耦合。

七、封装和订购信息

TPS54A20采用VQFN-20封装，提供多种订购选项。用户可以根据具体需求选择合适的封装和订购信息。

八、文档支持和社区资源

文件提供了文档支持链接和社区资源链接，帮助用户获取更多技术信息和设计支持。同时，还提供了静电放电（ESD）保护建议，以防止静电对设备造成损害。