Texas Instruments TPS51386同步降压式转换器是具有自适应导通时间D-CAP3控制模式的单片同步降压式转换器。该器件具有4.5V至24V输入电压范围、0.6V至5.5V输出电压范围、8A连续电流 (I OUT ) 和84μA低静态电流。TPS51386集成了低RDS(on) 功率MOSFET，不仅效率高，而且使用方便，外部元件数量最少，适用于空间有限的电源系统。该同步降压转换器具有精确的基准电压、快速负载瞬态响应、用于提高轻负载效率的自动跳跃模式运行、开关频率大于25kHz的Out-of-Audio™（OOA）轻负载运行操作。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS51386同步降压式转换器数据手册.pdf

TPS51386转换器提供全面保护，如过压保护（OVP）、欠压保护（UVP）、过流保护（OCP）、过热保护（OTP）和欠压锁定保护（UVLO）。典型应用包括笔记本电脑、个人电脑、计算机、超级本、平板电脑、电视、STB、负载点（POL）和分布式电源系统。

特性

• 4.5 V 到 24 V 的输入电压范围
• 输出电压范围：0.6 V至5.5 V
• 集成22 mΩ和11 mΩ MOSFET
• 支持8A连续电流 (I OUT )
• D-CAP3™控制模式，用于快速瞬态响应
• 低静态电流：84 µA
• 25°C时基准电压（0.6V）精度为±1%
• 在–40°C至125°C温度范围内基准电压（0.6V）精度为±1.5%
• 开关频率：600kHz
• 支持POSCAP和所有MLCC输出电容器
• 具有在轻负载条件下可选的PSM和Out-of-Audio™（OOA）模式，支持动态更改
• 可调节软启动和内部1ms软启动
• 支持大负荷运行
• 电源正常状态指示器，可监测输出电压
• 锁存输出OV和UV保护
• 非锁存UVLO和OT保护
• 逐周期过流保护
• 内置输出放电功能
• 小型2 mm × 3 mm HotRod™ QFN封装

方框图

典型应用电路

TPS51386同步降压转换器技术解析与应用指南

一、核心特性

• ‌超低静态电流‌：典型值仅84μA
• ‌双工作模式‌：支持Power Save Mode(PSM)和Out-of-Audio™(OOA)模式
• ‌高精度参考电压‌：0.6V±1%(25°C时)
• ‌固定开关频率‌：600kHz
• ‌全面保护功能‌：锁存式OVP/UVP保护、非锁存UVLO/OTP保护
• ‌内置输出放电‌：160Ω放电电阻

二、关键参数详解

1. 电气特性

• ‌输入电压范围‌：4.5V-24V(绝对最大值28V)
• ‌输出电压范围‌：0.6V-5.5V
• ‌输出电流能力‌：8A连续电流
• ‌导通电阻‌：
  • 高边MOSFET：22mΩ(典型值@25°C)
  • 低边MOSFET：11mΩ(典型值@25°C)
• ‌UVLO阈值‌：4.2V(上升)/3.65V(下降)

2. 开关特性

• ‌开关频率‌：600kHz(固定)
• ‌最小导通时间‌：65ns(典型值)
• ‌最小关断时间‌：190ns(典型值)
• ‌传播延迟‌：33ns(典型值)

3. 保护特性

• ‌ 过流保护(OCP) ‌：9.5A-12.5A谷值电流限制
• ‌ 过压保护(OVP) ‌：120%VOUT阈值(锁存)
• ‌ 欠压保护(UVP) ‌：60%VOUT阈值(锁存)
• ‌ 热关断(OTP) ‌：165°C触发(20°C迟滞)

三、功能模式解析

1. D-CAP3控制模式

TPS51386采用自适应导通时间PWM控制器，具有以下优势：

• 无需外部补偿网络
• 支持超低ESR陶瓷电容
• 快速瞬态响应(典型值33ns传播延迟)
• 良好的线性和负载调整率

2. 工作模式选择

通过MODE引脚配置两种工作模式：

‌ PSM模式(MODE=低/悬空) ‌：

• 轻载时自动进入跳频模式
• 最高效率达95%(VIN=12V时)
• 适用于电池供电设备

‌ OOA模式(MODE=高) ‌：

• 最小开关频率>25kHz
• 避免可闻噪声
• 适合音频应用场景

四、典型应用设计

1. 笔记本电源设计示例

‌设计要求‌：

• 输入电压：19.5V(适配器)
• 输出电压：5.1V
• 输出电流：8A

‌关键元件选型‌：

• ‌电感‌：1.5μH(饱和电流>15A)
• ‌输出电容‌：2×22μF MLCC(X5R/X7R)
• ‌反馈电阻‌：Rupper=147kΩ，Rlower=20kΩ
• ‌自举电容‌：0.1μF/10V

2. 热设计考虑

器件采用HotRod™ QFN封装，热参数：

• 结到环境热阻θJA：72.7°C/W(四层板)
• 最大结温：150°C
• 功率耗散计算：PD = (VIN-VOUT)×IOUT×效率

对于19.5V转5.1V/8A应用(效率90%)：
PD = (19.5-5.1)×8×0.1 = 11.52W
建议使用散热过孔阵列和强制风冷

五、PCB布局指南

1. ‌电源路径布局‌：
   • VIN和PGND走线宽度≥1mm
   • 输入电容尽量靠近VIN引脚
   • SW节点面积最小化
2. ‌信号路径布局‌：
   • FB走线远离SW节点
   • AGND单点连接至PGND
   • MODE/SS走线避免平行布置
3. ‌热优化布局‌：
   • 在PGND焊盘下方放置多个过孔
   • 内层设置完整地平面
   • 顶层保留足够铜箔面积

六、应用场景

1. ‌移动计算设备‌：
   • 笔记本/超极本主板电源
   • 平板电脑POL电源
2. ‌消费电子‌：
   • 智能电视/机顶盒
   • 游戏机电源模块
3. ‌工业应用‌：
   • 分布式电源系统
   • 工控设备辅助电源