TPS54310点击型号即可查看芯片规格书
说明
作为SWIFT dc/dc调节器家族的成员，TPS54310低输入电压高输出电流同步buck-PWM变换器集成了所需的有源元件。包括在基板上所列的特性是真实的、高性能的，提供高性能的电压误差放大器在瞬态条件下；欠压闭锁在输入电压达到之前防止启动的电路3 V；一个内部和外部设置的慢启动电路限制冲击电流；功率输出良好用于处理器/逻辑复位、故障信号和电源排序。
TPS54310设备可用于增强型20针TSSOP（PWP）电源板包装，消除了笨重的散热器。TI提供评估模块和SWIFT设计器软件帮助快速获得高性能电源的工具提供设计以满足侵蚀性设备开发周期。
功能框图
应用程序信息
显示了一个典型的
TPS54310应用。TPS54310（U1）可以提供
TPS54310示意图
3.3V.为了获得合适的热性能，TPS54310集成电路下面的电源板需要
输入电压
电路的输入为标称5伏直流电，施加在触点1上。可选输入滤波器（C2）是一个220μF POSCAP电容器，最大允许纹波电流为3A。C8是TPS54310的去耦电容器，必须尽可能靠近设备。
反馈电路
R5和R4的电阻分压网络将电路的输出电压设置为3.3 V。R5与R2、R6、C4、C5和C6一起构成电路的环路补偿网络。对于这种设计，使用类型3拓扑。
工作频率
在应用电路中，通过保持RT和SYNC打开来选择350khz的操作。在RT（引脚20）和模拟接地之间连接一个68-kΩ到180-kΩ的电阻器，可用于将开关频率从280 kHz设置为700 kHz。要计算RT电阻，使用公式1：
输出滤波器
输出滤波器由1.2μH电感和180μF电容组成。电感器为低直流电阻（0.017Ω）型，Coilcraft DO1813P-122HC。所用电容器为4-V特殊聚合物类型，最大ESR为0.015Ω。对反馈回路进行补偿，使单位增益频率约为75khz。
接地和电源板布局
TPS54310有两个内部接地（模拟和电源）。在TPS54310内部，模拟接地连接到所有噪声敏感信号，而电源接地连接到噪声较大的电源信号。电源板必须直接连接到AGND。在两个接地之间注入的噪声会降低TPS54310的性能，特别是在较高的输出电流下。然而，模拟接地平面上的地面噪声也会导致一些控制和偏置信号出现问题。出于这些原因，建议使用单独的模拟和电源接地平面。这两个平面应该在集成电路处直接连接在一起，以减少两个地面之间的噪音。应直接连接到电源接地平面的唯一组件是TPS54310的输入电容器、输出电容器、输入电压去耦电容器和PGND管脚。TPS54310评估模块的布局代表2层板的推荐布局。TPS54310评估模块的文档可以在德克萨斯仪器公司的网站上的TPS54310产品文件夹下和应用说明（TI文献编号SLVA109）中找到。
热性能布局注意事项
为了在全额定负载电流下运行，模拟接地板必须提供足够的散热面积。根据环境温度和气流，建议使用1盎司铜的3英寸x 3英寸平面，但不是强制性的。大多数应用程序都有更大的内部接地平面可用，电源板应连接到可用的最大区域。顶层或底层的额外区域也有助于散热，当需要3 A或更大的操作时，应使用任何可用区域。应使用直径为0.013英寸的通孔从电源板的外露区域连接到模拟接地平面层，以避免焊料通过通孔。6个过孔应位于电源板区域，另外4个过孔位于设备包下。封装下的通孔尺寸可增加至0.018，但不在暴露的热垫区域。除了建议的十个增强热性能的通孔外，其他通孔应包括在设备包以外的区域。
20针PWP电源板的推荐接地方式
详细说明
欠压锁定（UVLO）
TPS54310包含一个欠压锁定电路，以在输入电压（VIN）不足时保持设备禁用。在通电过程中，内部电路保持不活动状态，直到车辆识别号（VIN）超过标称UVLO阈值电压2.95 V。一旦达到UVLO启动阈值，设备启动开始。该装置一直工作，直到车辆识别号（V in）低于车辆识别号（UVLO）比较器中2.8v的标称UVLO停止阈值。在UVLO比较器中，2.5-μs的上升和下降沿去滑移电路降低了由于车辆识别号（VIN）上的噪声而关闭装置的可能性。
慢速启动/启用（SS/ENA）
慢速启动/启用引脚提供两个功能；首先，引脚通过保持设备关闭直到电压超过约1.2 V的启动阈值电压，起到启用（关闭）控制的作用。当SS/ENA超过启用阈值时，设备启动开始。馈送到误差放大器的参考电压在3.35 ms内从0 V线性上升到0.891 V。同样，转换器输出电压在大约3.35 ms内达到调节。电压滞后和2.5μs下降沿脱胶电路降低了因噪声触发使能的可能性。
SS/ENA引脚的第二个功能提供了一种外部方式，通过SS/ENA和AGND之间连接一个低值电容器来延长慢启动时间。向SS/ENA引脚添加电容器对启动有两个影响。首先，在释放SS/ENA引脚和启动输出之间发生延迟。延迟与慢启动电容值成比例，并持续到SS/ENA引脚达到启用阈值。启动延迟约为：
其次，当输出变为激活状态时，在外部设置的慢启动率得到控制和输出以与慢启动电容器成比例的速率上升之前，可以观察到内部慢启动率的短暂上升。电容器设定的慢启动时间约为：
由于内部速率的短暂上升，实际慢速启动可能小于上述近似值。
VBIAS调节器（VBIAS）
VBIAS调节器提供内部模拟和数字模块，在结温和输入电压变化时提供稳定的电源电压。VBIAS引脚需要高质量、低ESR、陶瓷旁路电容器。建议使用X7R或X5R级电介质，因为它们的值在温度下更稳定。旁路电容器应放置在靠近VBIAS引脚的位置，并返回到AGND。允许对VBIAS进行外部加载，但要注意的是，内部电路至少需要2.70 V的VBIAS，并且带有交流或数字开关噪声的VBIAS上的外部加载可能会降低性能。VBIAS引脚可以用作外部电路的参考电压。
电压基准
电压基准系统通过调节温度稳定带隙电路的输出来产生精确的电压信号。在制造过程中，在误差放大器的输出端对带隙和缩放电路进行修剪以产生0.891v，放大器作为电压跟随器连接。微调程序增加了TPS54310的高精度调节，因为它消除了刻度和误差放大器电路中的偏移误差。
振荡器和脉冲宽度调制斜坡
使用同步管脚作为静态数字输入，可以将振荡器频率设置为350 kHz或550 kHz的内部固定值。如果应用需要不同的工作频率，则可以通过将电阻器连接到RT引脚并使同步引脚浮动，从外部将振荡器频率从280 kHz调整到700 kHz。开关频率由下式近似，其中R是从RT到
活动星系核：
误差放大器
高性能，宽带宽，电压误差放大器设置TPS54310除了大多数dc/dc转换器。用户可以灵活地使用各种输出L和C滤波器组件，以满足特定的应用需求。类型2或类型3补偿可以使用外部补偿组件。
脉宽调制控制
来自误差放大器输出、振荡器和电流限制电路的信号由PWM控制逻辑处理。参考内部框图，控制逻辑包括PWM比较器、或门、PWM锁存器以及自适应死区和控制逻辑块的部分。在低于电流极限阈值的稳态运行期间，PWM比较器输出和振荡器脉冲串交替复位并设置PWM锁存器。一旦设置了脉冲宽度调制锁存器，低侧场效应晶体管将保持由振荡器脉冲持续时间设置的最小持续时间。在此期间，脉冲宽度调制斜坡放电迅速到其谷电压。当斜坡开始充电时，低侧场效应管关闭，高侧场效应管打开。当脉冲宽度调制斜坡电压超过误差放大器输出电压时，脉冲宽度调制比较器重置锁存器，从而关闭高侧场效应管并打开低侧场效应管。在下一个振荡器脉冲放电到脉冲宽度调制斜坡之前，低端场效应晶体管保持开启。
在瞬态条件下，误差放大器输出可能低于脉宽调制斜坡谷电压或高于脉宽调制峰值电压。如果误差放大器为高电平，则永远不会重置脉冲宽度调制锁存器，并且高侧场效应管保持打开，直到振荡器脉冲向控制逻辑发送信号，关闭高侧场效应管，打开低侧场效应管。该装置在其最大占空比下工作，直到输出电压上升到调节设定点，将VSENSE设置为与V大致相同的电压。如果误差放大器输出低，则会持续重置脉冲宽度调制锁存器，高端FET不会打开。低压侧FET保持开启，直到VSENSE电压降低到允许PWM比较器改变状态的范围。TPS54310能够持续下沉电流，直到输出达到调节设定值。裁判
如果电流限制比较器跳闸超过100 ns，则在脉冲宽度调制斜坡超过误差放大器输出之前，脉冲宽度调制锁存器复位。高侧场效应管关闭，低侧场效应管打开，以降低输出电感中的能量，从而降低输出电流。在电流限制比较器跳闸的每个循环中重复该过程。
死区控制和MOSFET驱动器
自适应死区时间控制通过主动控制MOSFET驱动器的开启时间，防止在开关转换过程中两个N沟道功率MOSFET中的穿透电流流动。高压侧驱动器在低压侧场效应晶体管的栅极驱动电压低于2 V时才开启。低压侧驱动器在高压侧场效应晶体管栅极电压低于2 V时才开启。高压侧和低压侧驱动器设计有300毫安的源和汇容量，可快速驱动功率场效应晶体管栅极。低端驱动器由车辆识别号提供，而高端驱动器由引导销提供。引导电路使用外部引导电容器和连接在车辆识别号和引导引脚之间的内部2.5Ω引导开关。集成的引导交换机提高了驱动器效率并减少了外部组件数量。
过电流保护
通过感应流过高边MOSFET和差分放大器的电流并将其与预设的过电流阈值进行比较，实现逐周限流。高边MOSFET在达到电流极限阈值后200 ns内关闭。100 ns前沿消隐电路可防止电流限制误跳闸。电流限值检测仅在电流从车辆识别号流向输出滤波器时，才会发生。电流汇操作期间的负载保护由热关机提供。
热关机
当结温超过150°C时，器件使用热关机关闭功率mosfet并禁用控制器。当结温降至低于热关机跳闸点10°C时，器件从关机状态释放，并在慢启动电路的控制下启动。当过载状态持续几毫秒时，热关机提供保护。在持续故障状态下，设备连续循环；通过控制软启动电路启动，由于故障而加热，然后在达到热关机点时关闭。
功率良好（PWRGD）
电源良好电路监测电压传感器上的欠压情况。如果VSENSE上的电压低于参考电压的10%，则开漏PWRGD输出被拉低。如果VIN小于UVLO阈值，或者SS/ENA低，或者断言热关机，PWRGD也被拉低。当VIN=UVLO阈值，SS/ENA=enable阈值，VSENSE>90%V时，PWRGD管脚的开漏输出高。滞后电压等于3%的电压和35μs的下降沿脱胶电路可防止功率良好比较器因高频噪声而跳闸。裁判裁判
机械数据
PWP（R-PDSO-G**）电源板塑料小外形
阀体尺寸不包括模具飞边或突出部分。
封装的热性能可以通过将热垫连接到外部热平面来提高。该热垫通过电和热的方式连接到模具背面和可能选择的引线。
