Texas Instruments TPS546D24S SWIFT™降压PMBus®转换器高度集成且非隔离，旨在通过添加制造商特定的PMBus命令以及扩展的写保护和密钥来扩展TPS546D24A。这些特性通过限制写入能力和比标准写保护命令更出色的分辨率来提高安全性，以防对PMBus的恶意访问。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS546D24S SWIFT™降压PmBus®转换器数据手册.pdf

TI TPS546D24S采用7mm × 5mm封装，具有高频工作和40A电流输出。最多可将四个TPS546D24S器件互连，在单个输出上提供高达160A电流。该转换器可通过VDD5引脚通过5V外部电源驱动内部5V LDO，以提高效率并降低转换器的功耗。

TPS546D24S采用具有输入前馈和可选内部补偿组件的专有固定频率电流模式控制，可在多种输出电容下实现最小尺寸和稳定性。

支持1MHz时钟的PMBus接口提供了一个方便、标准化的数字接口，用于转换器配置和监控关键参数，包括输出电压、输出电流和内部裸片温度。根据系统要求，可以将对故障条件的响应设置为重启、闭锁或忽略。堆叠器件之间的反向通道通信允许所有TPS546D24S转换器为单输出轨供电，以共享一个地址，从而简化系统软件/固件设计。关键参数，包括输出电压、开关频率、软启动时间和过流故障限制，也可以通过BOM选择进行配置，无需PMBus通信，以支持无程序上电。

特性

• 集成扩展安全功能
• 分轨支持：2.95V至16V PVIN；2.95V至18V AVIN（4VIN VDD5用于切换）
• 集成式4.5mΩ/0.9mΩ MOSFET
• 具有可选内部补偿的平均电流模式控制
• 2×、3×、4×可堆叠，电流共享高达160A，每个输出可支持单个地址
• 通过引脚配置可选择0.5V至5.5V输出或使用PMBus VOUT_COMMAND选择0.25V至5.5V
• 广泛的PMBus命令集，可遥测V OUT 、IOUT和内部裸片温度
• 通过内部反馈分压器实现差分遥感，可检测到小于1%的总VOUT 误差，TJ为–40°C至+150°C
• 通过PMBus实现自适应电压调节 (AVS) 和裕量调节
• 采用MSEL引脚，引脚编程PMBus默认值
• 从225kHz到1.5MHz的12个可选开关频率（8个引脚搭接选项）
• 频率同步输入/同步输出
• 支持预偏置输出
• 7mm × 5mm × 1.5mm，40引脚QFN
• 直接兼容TPS546D24A
• 使用带有WEBENCH®电源设计器的TPS546D24S创建定制设计

框图

简化应用

TPS546D24S同步降压转换器技术解析与应用指南

一、产品概述

TPS546D24S是德州仪器(TI)推出的一款高性能同步降压转换器，属于SWIFT™系列PMBus®产品线。这款非隔离式DC/DC转换器在原有TPS546D24A基础上增加了制造商特定的PMBus命令和扩展写保护功能(Extended Write Protect and Passkey)，显著提升了系统安全性。

关键特性

• ‌宽输入电压范围‌：2.95V至16V(PVIN)/18V(AVIN)
• ‌大输出电流能力‌：单芯片40A，通过堆叠最多支持160A输出
• ‌PMBus数字接口‌：支持1MHz时钟，提供全面的监控和配置能力
• ‌高集成度‌：内置4.5mΩ(高端)/0.9mΩ(低端)MOSFET
• ‌先进控制架构‌：采用平均电流模式控制，内置可选补偿网络
• ‌灵活配置‌：支持引脚编程或PMBus设置输出电压(0.25V至5.5V)

二、核心技术解析

1. 功率架构设计

TPS546D24S采用先进的平均电流模式控制架构，结合输入电压前馈和可选择的内部补偿元件，实现了优异的动态响应和稳定性。其核心优势包括：

• ‌集成式功率MOSFET‌：显著减少外部元件数量和PCB面积
• ‌差分远程检测‌：内部反馈分压器确保在全温度范围内(<-40°C至+150°C TJ)输出电压误差小于1%
• ‌多相堆叠能力‌：2×、3×或4×器件可互联，共享单一PMBus地址简化系统设计

2. 关键保护功能

保护类型	触发条件	响应机制
过压保护(OVP)	VOSNS超过设定阈值	立即关闭高端MOSFET，开启低端MOSFET放电
欠压保护(UVP)	VOSNS低于设定阈值	可配置为关闭输出或自动重启
过流保护(OCP)	电感电流超过限制	多级响应：警告→限流→关闭
过热保护(OTP)	结温>150°C	分级响应：警告→降额→关闭

3. PMBus数字接口

TPS546D24S的PMBus接口支持：

• 完整的配置命令集(OPERATION、VOUT_COMMAND等)
• 实时监控参数(VOUT、IOUT、温度等)
• 故障记录与报警功能
• 非易失性存储器(NVM)存储配置

‌典型配置流程‌：

1. 通过VSEL/MSEL引脚设置初始参数
2. PMBus精细调整(补偿参数、保护阈值等)
3. STORE_USER_ALL保存至NVM

三、典型应用设计

1. 数据通信设备电源方案

‌应用场景‌：

• 数据中心交换机/服务器
• 无线基站(AAS、RRU、BBU)
• 网络存储设备

‌设计要点‌：

• 多相并联时确保VSHARE/BCX信号正确连接
• 高频布局注意SW节点振铃控制
• 推荐使用TI WEBENCH®工具进行参数优化

2. 医疗设备电源设计

‌优势体现‌：

• 精确的电压调节(±1%精度)
• 低噪声特性(可同步至外部时钟)
• 完善的故障保护机制

四、布局与热管理建议

PCB布局指南

1. ‌功率回路最小化‌：
   • PVIN电容尽量靠近器件引脚
   • 使用多层板内层作为电流回路
2. ‌敏感信号隔离‌：
   • PMBus走线与功率路径分离
   • 模拟地(AGND)与功率地(PGND)单点连接
3. ‌热设计考量‌：
   • 充分利用裸露焊盘散热
   • 40引脚QFN封装(7mm×5mm×1.5mm)
   • 建议使用4层以上PCB增强散热

‌热性能数据‌：

• 结至环境热阻(RθJA)：28.9°C/W(自然对流)
• 最大允许结温：150°C
• 效率曲线：峰值效率>95%(12V输入/1V输出)