Texas Instruments TPS51386同步降壓式轉(zhuǎn)換器是具有自適應導通時間D-CAP3控制模式的單片同步降壓式轉(zhuǎn)換器。該器件具有4.5V至24V輸入電壓范圍、0.6V至5.5V輸出電壓范圍、8A連續(xù)電流 (I OUT ) 和84μA低靜態(tài)電流。TPS51386集成了低RDS(on) 功率MOSFET，不僅效率高，而且使用方便，外部元件數(shù)量最少，適用于空間有限的電源系統(tǒng)。該同步降壓轉(zhuǎn)換器具有精確的基準電壓、快速負載瞬態(tài)響應、用于提高輕負載效率的自動跳躍模式運行、開關頻率大于25kHz的Out-of-Audio?（OOA）輕負載運行操作。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments TPS51386同步降壓式轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊.pdf

TPS51386轉(zhuǎn)換器提供全面保護，如過壓保護（OVP）、欠壓保護（UVP）、過流保護（OCP）、過熱保護（OTP）和欠壓鎖定保護（UVLO）。典型應用包括筆記本電腦、個人電腦、計算機、超級本、平板電腦、電視、STB、負載點（POL）和分布式電源系統(tǒng)。

特性

• 4.5 V 到 24 V 的輸入電壓范圍
• 輸出電壓范圍：0.6 V至5.5 V
• 集成22 mΩ和11 mΩ MOSFET
• 支持8A連續(xù)電流 (I OUT )
• D-CAP3?控制模式，用于快速瞬態(tài)響應
• 低靜態(tài)電流：84 μA
• 25°C時基準電壓（0.6V）精度為±1%
• 在–40°C至125°C溫度范圍內(nèi)基準電壓（0.6V）精度為±1.5%
• 開關頻率：600kHz
• 支持POSCAP和所有MLCC輸出電容器
• 具有在輕負載條件下可選的PSM和Out-of-Audio?（OOA）模式，支持動態(tài)更改
• 可調(diào)節(jié)軟啟動和內(nèi)部1ms軟啟動
• 支持大負荷運行
• 電源正常狀態(tài)指示器，可監(jiān)測輸出電壓
• 鎖存輸出OV和UV保護
• 非鎖存UVLO和OT保護
• 逐周期過流保護
• 內(nèi)置輸出放電功能
• 小型2 mm × 3 mm HotRod? QFN封裝

方框圖

典型應用電路

TPS51386同步降壓轉(zhuǎn)換器技術解析與應用指南

一、核心特性

• ?超低靜態(tài)電流?：典型值僅84μA
• ?雙工作模式?：支持Power Save Mode(PSM)和Out-of-Audio?(OOA)模式
• ?高精度參考電壓?：0.6V±1%(25°C時)
• ?固定開關頻率?：600kHz
• ?全面保護功能?：鎖存式OVP/UVP保護、非鎖存UVLO/OTP保護
• ?內(nèi)置輸出放電?：160Ω放電電阻

二、關鍵參數(shù)詳解

1. 電氣特性

• ?輸入電壓范圍?：4.5V-24V(絕對最大值28V)
• ?輸出電壓范圍?：0.6V-5.5V
• ?輸出電流能力?：8A連續(xù)電流
• ?導通電阻?：
  • 高邊MOSFET：22mΩ(典型值@25°C)
  • 低邊MOSFET：11mΩ(典型值@25°C)
• ?UVLO閾值?：4.2V(上升)/3.65V(下降)

2. 開關特性

• ?開關頻率?：600kHz(固定)
• ?最小導通時間?：65ns(典型值)
• ?最小關斷時間?：190ns(典型值)
• ?傳播延遲?：33ns(典型值)

3. 保護特性

• ? 過流保護(OCP) ?：9.5A-12.5A谷值電流限制
• ? 過壓保護(OVP) ?：120%VOUT閾值(鎖存)
• ? 欠壓保護(UVP) ?：60%VOUT閾值(鎖存)
• ? 熱關斷(OTP) ?：165°C觸發(fā)(20°C遲滯)

三、功能模式解析

1. D-CAP3控制模式

TPS51386采用自適應導通時間PWM控制器，具有以下優(yōu)勢：

• 無需外部補償網(wǎng)絡
• 支持超低ESR陶瓷電容
• 快速瞬態(tài)響應(典型值33ns傳播延遲)
• 良好的線性和負載調(diào)整率

2. 工作模式選擇

通過MODE引腳配置兩種工作模式：

? PSM模式(MODE=低/懸空) ?：

• 輕載時自動進入跳頻模式
• 最高效率達95%(VIN=12V時)
• 適用于電池供電設備

? OOA模式(MODE=高) ?：

• 最小開關頻率>25kHz
• 避免可聞噪聲
• 適合音頻應用場景

四、典型應用設計

1. 筆記本電源設計示例

?設計要求?：

• 輸入電壓：19.5V(適配器)
• 輸出電壓：5.1V
• 輸出電流：8A

?關鍵元件選型?：

• ?電感?：1.5μH(飽和電流>15A)
• ?輸出電容?：2×22μF MLCC(X5R/X7R)
• ?反饋電阻?：Rupper=147kΩ，Rlower=20kΩ
• ?自舉電容?：0.1μF/10V

2. 熱設計考慮

器件采用HotRod? QFN封裝，熱參數(shù)：

• 結到環(huán)境熱阻θJA：72.7°C/W(四層板)
• 最大結溫：150°C
• 功率耗散計算：PD = (VIN-VOUT)×IOUT×效率

對于19.5V轉(zhuǎn)5.1V/8A應用(效率90%)：
PD = (19.5-5.1)×8×0.1 = 11.52W
建議使用散熱過孔陣列和強制風冷

五、PCB布局指南

1. ?電源路徑布局?：
   • VIN和PGND走線寬度≥1mm
   • 輸入電容盡量靠近VIN引腳
   • SW節(jié)點面積最小化
2. ?信號路徑布局?：
   • FB走線遠離SW節(jié)點
   • AGND單點連接至PGND
   • MODE/SS走線避免平行布置
3. ?熱優(yōu)化布局?：
   • 在PGND焊盤下方放置多個過孔
   • 內(nèi)層設置完整地平面
   • 頂層保留足夠銅箔面積

六、應用場景

1. ?移動計算設備?：
   • 筆記本/超極本主板電源
   • 平板電腦POL電源
2. ?消費電子?：
   • 智能電視/機頂盒
   • 游戲機電源模塊
3. ?工業(yè)應用?：
   • 分布式電源系統(tǒng)
   • 工控設備輔助電源