TPS54540 具有 Eco 模式的 42 V、5 A、降压 DC-DC 转换器数据手册

TPS54540 是一款 42 V、5 A 降压稳压器，集成了高压侧 MOSFET。该器件可承受高达 45V 的负载突降脉冲，符合 ISO 7637 标准。电流模式控制提供简单的外部补偿和灵活的元件选择。低纹波脉冲跳跃模式将空载电源电流降至 146 μA。当使能引脚被拉低时，关断电源电流降至 2 μA。

欠压锁定在内部设置为 4.3 V，但可以使用使能引脚增加。输出电压启动斜坡由内部控制，以提供受控启动并消除过冲。
*附件：tps54540.pdf

宽开关频率范围允许优化效率或外部元件尺寸。输出电流逐周期受到限制。频率折返和热关断可在过载情况下保护内部和外部组件。

TPS54540采用 8 端子热增强型 HSOP PowerPAD™ 封装。

特性

• 轻负载时具有高效率，具有脉冲跳跃 Eco 模式™
• 92mΩ 高侧 MOSFET
• 146 μA 工作静态电流和
  2 μA 关断电流
• 100 kHz 至 2.5 MHz 固定开关频率
• 与 External Clock 同步
• 轻负载时的低压差，具有集成的 BOOT Recharge FET
• 可调 UVLO 电压和滞后
• 0.8 V 1% 内部电压基准
• 带 PowerPAD™ 封装的 8 端子 HSOP
• –40°C 至 150°C TJ工作范围

参数

方框图

一、产品概述

TPS54540 是一款 42V 输入、5A 输出的降压 DC-DC 转换器，采用固定频率、电流模式控制，具有高效的 Eco-mode™ 功能。该转换器集成了高侧 MOSFET，支持宽范围的输入电压（4.5V 至 42V），适用于工业自动化、汽车配件、USB 充电端口及 12V 和 24V 工业、汽车和通信电源系统。

二、主要特性

• ‌ 高效 Eco-mode™ ‌：在轻载条件下通过脉冲跳变模式降低无负载供电电流至 146μA。
• ‌高侧 MOSFET‌：集成 92mΩ MOSFET，支持高效率电源设计。
• ‌宽输入电压范围‌：4.5V 至 42V，可承受高达 45V 的负载转储脉冲（符合 ISO 7637）。
• ‌固定开关频率‌：可调范围从 100kHz 到 2.5MHz，支持外部时钟同步。
• ‌低静态电流‌：工作静态电流为 146μA，关断电流为 2μA。
• ‌保护功能‌：包括过热保护、频率折返、输出过压保护和循环电流限制。

三、功能描述

1. 固定频率 PWM 控制

• 使用电流模式控制，简化外部频率补偿。
• 输出电压通过外部电阻分压器与内部电压基准进行比较，由误差放大器控制。

2. Eco-mode™ 脉冲跳变

• 在轻载条件下，通过脉冲跳变模式降低无负载供电电流，提高效率。
• 当负载电流低于阈值时，转换器进入 Eco-mode，仅在必要时切换以维持输出电压。

3. 低压差操作与自举电压

• 集成自举电压调节器，通过 BOOT 和 SW 端子之间的小电容提供高侧 MOSFET 的栅极驱动电压。
• 在低输入输出电压差条件下，高侧 MOSFET 可接近 100% 占空比工作。

4. 精确的电流限制

• 实现峰值电流模式控制，通过比较高侧开关电流和 COMP 端子电压来限制峰值电流。
• 在过载条件下，误差放大器增加开关电流，将 COMP 端子电压钳位在最大水平，实现精确的电流限制。

四、应用领域

• 工业自动化和电机控制
• 车辆配件（如 GPS、娱乐系统）
• USB 专用充电端口和电池充电器
• 12V 和 24V 工业、汽车和通信电源系统

五、典型应用

TPS54540 适用于需要高效率、宽输入电压范围和高输出电流的应用场景。典型应用包括使用陶瓷输出电容的高频开关稳压器设计。

六、设计指南

1. 外部组件选择

• 选择合适的电感、输出电容和输入电容以满足设计需求。
• 推荐使用低 ESR 的陶瓷电容作为输出电容，以减小输出电压纹波。

2. 布局建议

• 将 TPS54540、输入电容、输出电感和电容紧密放置，并尽量缩短互连迹线。
• 使用多层 PCB，确保良好的热传导和信号完整性。
• 将 SW 端子直接连接到输出电感和续流二极管，以最小化寄生电感。

3. 热设计

• 使用大面积铜层和热过孔来改善 PCB 的散热性能。
• 确保 TPS54540 的热焊盘良好焊接到 PCB 上，以实现有效的热传导。

七、封装和材料信息

TPS54540 采用 8 引脚 HSOP 封装，带有 PowerPAD™，提供增强的热性能。封装材料信息包括热阻、引脚分配、包装尺寸等详细信息。