TPS40021 是一款專為非隔離式同步降壓穩壓器設計的 DC-DC 控制器，通過用戶可編程性提供增強的作和設計靈活性。

該器件采用專有的 Predictive Gate Drive 技術來最小化二極管 與高側和同步整流器 N 溝道 MOSFET 轉換相關的傳導損耗。具有升壓電路的集成電荷泵提供穩壓 5V 柵極驅動，用于 高壓側和同步整流器 N 溝道 MOSFET。Predictive Gate Drive 技術和電荷泵/升壓電路的使用相結合，可提供高效、更小、更便宜的轉換器。
*附件：tps40021-ep 同步降壓控制器數據表.pdf

通過用戶可編程性提供設計靈活性，例如： 工作頻率、短路電流檢測閾值、軟啟動斜坡時間和外部 同步頻率。工作頻率可通過 a 上的單個電阻器進行編程 頻率范圍為 100 kHz 至 1 MHz。更高的工作頻率會產生更小的元件值 對于給定的轉換器功率水平以及更快的環路閉合。

短路電流檢測可通過單個電阻器進行編程，從而允許 短路電流限制檢測閾值可輕松定制以適應不同的 尺寸 （R DS（開） ） MOSFET 的短路電流功能在軟啟動和短期瞬態條件下提供逐脈沖電流限制，并提供故障計數器以處理持續時間較長的短路電流情況。如果檢測到故障，控制器將關閉一段時間，該時間由六個連續的軟啟動周期確定。控制器每第七個軟啟動周期自動重試輸出。

除了確定故障情況下的關斷時間外，軟啟動斜坡還在啟動期間提供轉換器輸出的閉環控制斜坡。可編程性允許針對各種輸出 L-C 元件值調整斜坡速率。

輸出電壓瞬態比較器提供對輸出電壓瞬變的快速響應、先發制人的方法。輸出電壓通過 OSNS 引腳上的電阻分壓器進行檢測。如果檢測到過壓情況，則 HDRV 柵極驅動關閉，LDRV 柵極驅動導通，直到輸出恢復穩壓。同樣，如果檢測到輸出欠壓情況，HDRV 柵極驅動將達到 95% 的占空比，以快速將輸出抽回。在任何一種情況下，PowerGood 開漏輸出都會拉低，以指示輸出電壓超出調節條件。PowerGood 輸出可以菊花鏈方式連接到其他控制器或轉換器的 SS/SD 引腳或使能引腳，用于輸出電壓排序。只需將 OSNS 引腳連接到 VDD 即可禁用瞬態比較器。

TPS40021可通過 ILIM/SYNC 引腳進行外部同步，最高可達 1.5× 自由運行頻率。這允許多個控制器同步，以消除由于控制器之間的輸入拍頻而導致的 EMI 問題。

特性

• 工作輸入電壓 2.25 V 至 5.5 V
• 輸出電壓低至 0.7 V
• 1% 內部 0.7V 基準
• 預測柵極驅動 N 溝道 MOSFET 驅動器可實現更高的效率
• 外部可調軟啟動和短路電流限制
• 可編程固定頻率 100kHz 至
  1MHz 電壓模式控制
• 源電流或吸收電流
• 具有電源良好指示
  的快速響應輸出瞬態比較器提供輸出狀態
• 16 引腳 PowerPAD 封裝

參數

一、產品概述

• ?產品名稱?：TPS40021-EP
• ?制造商?：Texas Instruments
• ?類型?：同步降壓控制器
• ?特點?：低輸入電壓模式，增強型操作，預測性門驅動技術，支持外部同步和可編程功能。

二、主要特性

• ?輸入電壓范圍?：2.25V至5.5V
• ?輸出電壓范圍?：低至0.7V
• ?內部參考電壓?：0.7V，精度1%
• ?工作頻率?：可編程，100kHz至1MHz
• ?封裝?：16-Pin PowerPAD?
• ?溫度范圍?：-55°C至125°C

三、功能特點

• ?預測性門驅動技術?：減少高側和同步整流N-MOSFET的二極管導通損耗。
• ?集成電荷泵?：提供5V門驅動電壓，增強N-MOSFET的驅動能力。
• ?可編程功能?：包括工作頻率、短路電流檢測閾值、軟啟動斜坡時間和外部同步頻率。
• ?快速輸出瞬態響應?：輸出電壓瞬態比較器提供快速響應。
• ?PowerGood指示?：輸出狀態指示，支持電壓排序。
• ?短路保護?：脈沖級電流限制和故障計數器處理長時間短路情況。

四、電氣特性

• ?輸入電壓范圍?：2.25V至5.5V
• ?VDD電壓范圍?：2.25V至5.5V
• ?最大占空比?：97%
• ?軟啟動時間?：通過外部電容編程
• ?熱關斷溫度?：約165°C

五、應用

• ?應用領域?：網絡設備、電信設備、基站、服務器、DSP電源電路等。

六、典型應用電路

• 提供了詳細的典型應用電路圖，包括輸入電容、輸出電容、電感、MOSFET和反饋網絡等組件的選擇和連接方式。

七、布局考慮

• 強調了關鍵信號的布線建議，如SW節點、電源地（PGND）和信號地（SGND）的連接，以及高電流回路的布局。

八、保護機制

• ?過流保護?：通過檢測主FET上的電壓實現，包括脈沖級電流限制和故障計數器。
• ?熱關斷?：防止芯片因過熱而損壞。
• ?輸出電壓瞬態保護?：通過瞬態比較器快速響應輸出電壓的變化。

九、開發支持

• ?設計工具?：推薦使用WEBENCH? Power Designer進行設計。
• ?參考設計?：提供了從3.3V降壓到1.5V，輸出電流20A的參考設計。