TPS65400-Q1 是一款集成式 PMU，針對 需要小尺寸和高功率轉換效率的應用，可實現小型 空間受限的設備，具有較高的環境工作溫度，無需冷卻。它提供 通過實現從中間的單級轉換，在系統級別實現高功率效率 具有優化穩壓器組合的配電總線。

TPS65400-Q1 實現了 PMBus-I 型^2^C 兼容數字接口。它幫助 Core Chip 優化 通過運行時更改穩壓、電源順序、相位交錯、 工作頻率、回讀作狀態等。
*附件：tps65400-q1.pdf

TPS65400-Q1 由四個大電流降壓轉換器組成 帶集成 FET 的開關穩壓器（SW1、SW2、SW3 和 SW4）。開關電源 用于為大電流數字電路供電，例如處理器、FPGA、ASIC、存儲器、 和數字 I/O。SW1 和 SW2 各支持 4 A，SW3 和 SW4 各支持 2 A。每個調節器 開關頻率可獨立調節，最高可達 2.2 MHz。

每個開關的電流限制可編程性可實現電感器額定值的優化 對于不需要最大電流能力的特定應用配置。

TPS65400-Q1 可由單輸入電壓供電 電源軌電壓在 4.5V 和 18V 之間，適用于采用 5V 或 12V 電壓供電的應用 中間配電總線。

可以使用單獨的 enable 終端或通過 通過 I 對序列進行編程^2^C 總線連接到板載 EEPROM。 輸出電壓可通過外部電阻網絡設置，VREF 可從 0.6 開始編程 至 1.87 V，步長為 10 mV。所有控制和狀態信息均可通過兼容 PMBus 的 PMBus 訪問 我^2^C 總線。

特性

• 適用于汽車應用
• 符合 AEC-Q100 標準，結果如下：
  • 器件溫度等級 1：-40°C 至 125°C 環境工作溫度范圍
  • 器件 HBM ESD 分類等級 H2
  • 器件 CDM ESD 分類等級 C4B
• 每個開關穩壓器的效率高達 95%
• 開關穩壓器規格：
  • 輸入電壓范圍：4.5 至 18 V
  • Vout 范圍：0.6 V-90%Vin
  • SW1、SW2 Iout：最大 4A
  • SW3、SW4 Iout：最大 2A
• 預偏置啟動算法可最大限度地減少啟動期間的電壓驟降
• 內部欠壓鎖定 （UVLO）、過流保護 （OCP）、過壓保護 （OVP） 和過熱保護 （OTP）
• 耐熱增強型 7mm × 7mm 48 引腳、0.5mm 間距 VQFN 封裝
• Pin Accessible 功能：
  • 具有外部反饋電阻器的可調 VOUT
  • 通過每個開關穩壓器的精密使能引腳進行時序控制
  • 電阻器可調 PWM 開關頻率：275 kHz 至 2.2 MHz
  • 時鐘同步輸入和時鐘輸出
  • 通過外部電容器實現軟啟動延遲
  • SW1 和 SW2 之間以及 SW3 和 SW4 之間的均流允許在需要時支持更高的電流需求
• PMBus 運行時間控制和狀態
  • 通過調整 V 進行運行時間電壓定位裁判
  • 每個切換器的啟用和禁用
  • 故障和狀態監控
• 用戶可配置的 PMBus / I^2^C 選項，保存在 EEPROM 中
  • 電源開啟和關閉排序
  • 排序可以基于固定時間延遲或 PGOOD 依賴性
  • 通過 VREF 配置進行初始電壓定位
  • 每個開關的 PWM 頻率調整
  • 每個開關的單獨 PWM 相位校準，以最大限度地減少紋波和電容器尺寸
  • 每個穩壓器上的可調電流限制可實現電感器的尺寸和成本優化
  • 軟啟動時間

參數

方框圖

一、產品基本信息

• 型號與認證 ：TPS65400-Q1，符合汽車應用標準，通過 AEC-Q100 認證，溫度等級 1（-40°C 至 125°C 環境工作范圍），HBM ESD 等級 H2，CDM ESD 等級 C4B。
• 版本信息 ：文檔編號 SLVSCQ2，2015 年 7 月發布。
• 功能定位 ：4.5-18V 輸入，集成 4 個降壓轉換器的靈活電源管理單元，支持 PMBus/I2C 接口，適用于高電流數字電路供電。

二、關鍵特性

• 電源轉換 ：
  • SW1/SW2 ：4A 最大輸出電流，輸出電壓范圍 0.6V 至 90% 輸入電壓。
  • SW3/SW4 ：2A 最大輸出電流，輸出電壓范圍 0.6V 至 90% 輸入電壓。
  • 效率 ：每個開關穩壓器效率高達 95%。
• 控制與保護 ：
  • PMBus/I2C 接口 ：支持實時控制、狀態監控、參數配置，用戶可配置選項存儲在 EEPROM 中。
  • 啟動與保護 ：預偏置啟動算法減少啟動時電壓驟降，集成欠壓鎖定（UVLO）、過流保護（OCP）、過壓保護（OVP）和過溫保護（OTP）。
• 靈活配置 ：
  • 時序控制 ：通過每個開關的精密使能引腳或 PMBus 編程實現電源開啟和關閉時序，可基于固定時間延遲或 PGOOD 依賴。
  • 頻率與相位 ：電阻可調 PWM 開關頻率 275kHz 至 2.2MHz，支持時鐘同步輸入和輸出，各開關 PWM 相位對齊以最小化紋波。
  • 電流共享 ：SW1 與 SW2、SW3 與 SW4 之間可實現電流共享，支持更高電流需求。

三、應用領域

• 汽車應用 ：符合汽車級標準，適用于車載電子系統。
• 通信基礎設施 ：小型蜂窩基站（微微蜂窩和微蜂窩）、PoE 供電設備，為 DSP 和 MCU 供電。
• 工業與自動化 ：需要小尺寸、高效率、高環境工作溫度和靈活電源管理的系統。

四、詳細描述

• 引腳配置 ：48 引腳 7mm×7mm VQFN 封裝，包括電源輸入（PVIN）、開關引腳（SW）、使能引腳（ENSW）、反饋引腳（VFB）、補償引腳（COMP）、軟啟動 / PG 引腳（SS/PG）、I2C 接口引腳（SDA/SCL）等，各引腳功能明確。
• 工作模式 ：
  • 連續導通模式（CCM） ：中高負載時工作，峰值電流模式控制，便于環路補償。
  • 混合 CCM/DCM 模式 ：輕負載時自動切換，提高效率。
  • 電流共享模式 ：成對開關（SW1-SW2、SW3-SW4）可配置為電流共享， slave 開關 PWM 與 master 相差 180° 相位。
• PMBus 接口 ：
  • 支持 PMBus 1.2 協議，可配置輸出電壓、開關頻率、時序、軟啟動時間、電流限制等參數，讀取故障和狀態信息。
  • 7 位 I2C 地址通過 I2CADDR 引腳電阻設置，支持 100kHz 和 400kHz 總線速度，帶數據包錯誤檢查（PEC）。

五、規格參數

• 絕對最大額定值 ：PVIN 等引腳電壓 - 0.3V 至 20V，SW 引腳 - 1V 至 20V，工作結溫 - 40°C 至 150°C。
• 推薦工作條件 ：輸入電壓 4.5-18V，輸出電流 SW1/SW2 0-4A、SW3/SW4 0-2A，反饋電壓 0.6-1.87V。
• 熱信息 ：結到環境熱阻 29.8°C/W，結到板熱阻 6.3°C/W。
• 電氣特性 ：
  • MOSFET 導通電阻 ：SW1/SW2 高側典型 66mΩ、低側 42mΩ；SW3/SW4 高側典型 120mΩ、低側 90mΩ。
  • 參考電壓 ：0.8V（默認），可通過 PMBus 編程 0.6-1.87V，10mV 步長，精度 ±1%。

六、應用與實現

• 典型應用電路 ：輸入 12V 時，可配置為多個輸出電壓（如 1.8V、3.3V 等），為核心處理器、內存、I/O 等供電，支持內部時序、電流共享或外部時序控制。
• 設計流程 ：
  • 元件選擇 ：輸出電感根據電流紋波和飽和電流選擇，輸出電容考慮紋波和瞬態響應，輸入電容使用低 ESR 陶瓷電容。
  • 補償網絡 ：采用 Type II 或 Type III 補償，優化環路穩定性和瞬態響應。
• 布局指南 ：輸入電容靠近 VIN 和 GND 引腳，SW 節點面積最小化，反饋和補償元件靠近 COMP 引腳，熱焊盤通過過孔連接接地平面。

七、封裝與訂購

• 封裝類型 ：7mm×7mm、0.5mm 間距 48 引腳 VQFN（RGZ）封裝，熱增強型，外露熱焊盤。
• 訂購型號 ：如 TPS65400QRGZRQ1、TPS65400QRGZTQ1 等，包裝數量 250 或 2500，符合 RoHS 標準，MSL 評級 Level-3-260°C-168HR，標記為 TPS65400Q。