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TPS5450是一款高輸出電流PWM轉換器，集成了一個低電阻，高端N溝道MOSFET。 具有列出功能的基板包含一個高性能電壓誤差放大 器，可在瞬態條件下提供嚴格的電壓調節精度; 一個欠壓鎖定電路，用于在輸入電壓達到5.5 V之前防止啟動; 一個內部設置的慢 啟動電路來限制浪涌電流; 和一個電壓前饋電路，以改善瞬態響應。 使用ENA引腳， 寬輸入電壓范圍：5.5 V至36 V 高達5 A連續（6 A峰值）輸出電流 高效率大于90％，使能達到110mΩ 集成MOSFET開關 寬輸出電壓范圍：可調低至1.22 V 初始準確度為1.5％ 5-A，寬輸入范圍，降壓SWIFT™轉換器 特征 •寬輸入電壓范圍：5.5 V至36 V
•寬輸出電壓范圍：向下可調
以1.5％的初始準確度電流為1.22 V.
•110mΩ集成MOSFET開關實現了高于90％的高效率
•寬輸出電壓范圍：在1.5％初始準確度下可調低至1.22 V.
•內部補償最大限度地減少外部元件數量
•固定500 kHz開關頻率，適用于小尺寸濾波器
•18μA關斷電源電流
•通過輸入電壓前饋改善線路調整和瞬態響應
•系統受過流限制，過壓保護和熱關斷保護
•-40°C至125°C工作結溫范圍
•采用小型散熱增強型8引腳SOIC PowerPAD™封裝
應用 •高密度負載點穩壓器 •液晶顯示器，等離子顯示器 •電池充電器 •12-V / 24-V分布式電源系統 描述 作為SWIFT™DC / DC穩壓器系列的一員，TPS5450是一款高輸出電流PWM轉換器，集成了一個低阻高端N溝道MOSFET。具有列出功能的基板包含一個高性能電壓誤差放大器，可在瞬態條件下提供嚴格的電壓調節精度;一個欠壓鎖定電路，用于在輸入電壓達到5.5 V之前防止啟動;一個內部設置的慢啟動電路來限制浪涌電流;和一個電壓前饋電路，以改善瞬態響應。使用ENA引腳，關斷電源電流通常會降至18μA。其他功能還包括高電平有效使能，過流限制，過壓保護和熱關斷。為了降低設計復雜性和外部元件數量，TPS5450反饋回路在內部進行了補償。
TPS5450器件采用散熱增強型8引腳SOIC PowerPAD™封裝。 TI提供評估模塊和軟件工具以提供幫助
實現高性能電源設計
以滿足積極的設備開發周期。 請注意，關于可用性，標準保修和在德克薩斯州關鍵應用中使用的重要通知
儀器半導體產品和免責聲明出現在本數據表的末尾。
SWIFT，PowerPAD是德州儀器的商標。
這些器件具有有限的內置ESD保護。 導線應短接在一起或將器件放置在導電泡沫中
在儲存或處理期間防止靜電損壞MOS門。 訂購信息 - 有關最新的封裝和訂購信息，請參閱本文檔末尾的封裝選項附錄，或者參閱TI
網站。 - （2）DDA包也可用錄音和卷軸。 為設備類型添加R后綴（即TPS5450DDAR）。 參見應用部分
PowerPAD™繪圖和布局信息的數據表。
絕對最大額定值 超過工作自由空氣溫度范圍（除非另有說明）（1）（2） - 超出絕對最大額定值列出的強度可能會導致設備永久性損壞。 這些是壓力評級
只能在這些或任何其他超出建議操作條件下的條件下操作設備
并不暗示條件。 暴露于絕對最大額定條件下可能會影響器件的可靠性。 - 所有電壓值都是針對網絡接地端子。
- 接近VIN引腳的絕對最大額定值可能會導致PH引腳上的電壓超過絕對最大額定值。
耗散額定值（1）（2） - 最大功耗可能受過電流保護限制。
（2）在特定環境溫度TA下的功率額定值應該在結溫為125°C的情況下確定。 這是關鍵
失真開始大幅增加。 最終PCB的熱管理應力求將結溫保持在或
低于125°C以獲得最佳性能和長期可靠性。 有關更多信息，請參見本數據表的應用部分中的熱計算部分
信息。 - （3）測試板條件：
- 2英寸×1.85英寸，4層，厚度：0.062英寸（1,57毫米）。
b - 2盎司。 銅線位于PCB的頂部和底部。
- 2盎司。 兩個內部層上的銅接地層。
- 器件封裝下的PowerPAD區域有4個散熱孔。
推薦工作條件 電氣特性 TJ = -40°C至125°C，VIN = 5.5 V至36 V（除非另有說明） 引腳分配 DDA包裝（頂視圖）
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2018-5-18 03:28 上傳
終端功能 典型特征 振蕩頻率與結溫的關系 非開關靜態電流與結溫 關斷靜態電流與輸入電壓 參考電壓與結溫 電阻與結溫的關系 內部慢速起動時間與結溫 最低可控制時間與結溫
最低可控占空比與結溫 應用信息 功能框圖
詳細說明 振蕩器頻率 內部自由運行的振蕩器將PWM開關頻率設置為500 kHz。 500 kHz開關
頻率允許較小的輸出電感以滿足相同的輸出紋波要求，從而實現較小的輸出
電感器。 電壓參考 電壓參考系統通過縮放溫度輸出來產生精確的參考信號
穩定的帶隙電路。 帶隙和縮放電路在生產測試期間被修整為輸出
室溫下為1.221 V. 啟用（ENA）和內部慢啟動 ENA引腳提供穩壓器的電氣開/關控制。 一旦ENA引腳電壓超過閾值
電壓，穩壓器開始工作，內部慢啟動開始上升。 如果ENA引腳電壓被拉
低于閾值電壓，穩壓器停止開關，內部慢啟動復位。 連接引腳
接地或任何低于0.5 V的電壓將禁用穩壓器并激活關斷模式。該
TPS5450在關斷模式下的靜態電流通常為18μA。
ENA引腳具有內部上拉電流源，允許用戶浮動ENA引腳。 如果是應用程序
需要控制ENA引腳，使用開漏或集電極開路輸出邏輯與引腳連接。 限制
啟動浪涌電流，一個內部慢啟動電路用于將參考電壓從0 V上升至其
最終值，線性。 內部慢啟動時間通常為8 ms。
應用信息（續） 欠壓鎖定（UVLO） TPS5450集成了一個欠壓閉鎖電路，以防止VIN（輸入端）
電壓）低于UVLO啟動電壓閾值。 在加電期間，內部電路保持不活動狀態
內部慢啟動接地，直到VIN超過UVLO啟動閾值電壓。 一旦UVLO開始
達到閾值電壓時，內部慢啟動被釋放并且器件啟動開始。 設備運行
直到VIN降至UVLO停止閾值電壓以下。 UVLO比較器的典型滯后是330
毫伏。 升壓電容（BOOT） 在BOOT引腳和PH引腳之間連接一個0.01μF低ESR陶瓷電容。 這個電容提供了
用于高側MOSFET的柵極驅動電壓。 推薦使用X7R或X5R級電介質
穩定的溫度值。 輸出反饋（VSENSE）和內部補償 調節器的輸出電壓通過反饋外部電阻分壓器的中點電壓來設置
網絡連接到VSENSE引腳。 在穩態操作中，VSENSE引腳電壓應等于電壓
參考1.221 V. TPS5450采用內部補償來簡化穩壓器設計。 自TPS5450使用
電壓模式控制，已經在芯片上設計了3型補償網絡以提供高分頻
頻率和高相位裕度以獲得良好的穩定性。 見內部補償網絡
應用程序部分了解更多詳情 電壓前饋 盡管輸入有任何變化，但內部電壓前饋可提供恒定的直流功率級增益
電壓。 這極大地簡化了穩定性分析并改善了瞬態響應。 電壓前饋
與輸入電壓成反向改變峰值斜坡電壓，使調制器和功率級增益
在前饋增益處恒定，即 前饋增益 =  TPS5450的典型前饋增益為25。 脈寬調制（PWM）控制 該穩壓器采用固定頻率脈寬調制（PWM）控制方法。 首先，反饋
電壓（VSENSE引腳電壓）通過高增益誤差放大器與恒定電壓基準進行比較
補償網絡產生一個誤差電壓。 然后，誤差電壓與斜坡電壓進行比較
PWM比較器。 通過這種方式，誤差電壓幅度被轉換為占空比的脈沖寬度
周期。 最后，PWM輸出被饋送到柵極驅動電路以控制高端MOSFET的導通時間。 過流限制 通過檢測高端MOSFET兩端的漏極 - 源極電壓來實現過流限制。該
然后將漏源電壓與表示過電流閾值極限的電壓電平進行比較。 如果
漏極 - 源極電壓超過過流閾值限制，過電流指示器設置為真。 系統
將忽略在每個周期開始時的前沿消隱時間的過流指示器以避免
任何開機噪音故障。
一旦過流指示器設置為真，就會觸發過流限制。 高端MOSFET被關閉
傳播延遲后的周期的其余部分。 過流限制模式稱為逐周期電流
限制。
應用信息（續） 有時在嚴重的過載情況下，如短路，過電流失控仍可能發生
當使用逐周期電流限制時。 使用第二種電流限制模式，即打嗝模式
過流限制。 在打嗝模式下的過流限制中，參考電壓接地，
高壓側MOSFET在打嗝時間關閉。 一旦打嗝持續時間完成，調節器
在慢啟動電路的控制下重新啟動。 過壓保護 TPS5450具有過壓保護（OVP）電路，可以在恢復時盡量減少電壓過沖
輸出故障狀態。 OVP電路包括一個過壓比較器來比較VSENSE引腳電壓
和112.5％x VREF的閾值。 一旦VSENSE引腳電壓高于閾值，高端
MOSFET將被強制關閉。 當VSENSE引腳電壓下降低于閾值時，高端
MOSFET將再次啟用。 熱關機 TPS5450通過內部熱關斷電路保護自己免受過熱。 如果路口
溫度超過熱關斷跳閘點，參考電壓接地并且高端
MOSFET關閉。 交點時，該部分在慢啟動電路的控制下自動重啟
溫度比熱關斷跳閘點低14°C。 PCB布局 將一個低ESR陶瓷旁路電容連接到VIN引腳。應該小心使環路面積最小化
由旁路電容連接，VIN引腳和TPS5450接地引腳組成。做到這一點的最佳方式
是從靠近VIN軌跡的設備下方延伸頂部接地區域，并放置旁路
電容盡可能靠近VIN引腳。建議的最小旁路電容為4.7μF
陶瓷與X5R或X7R電介質。
在IC正下方的頂層應該有一個接地區域，并有一個暴露的連接區域
到PowerPAD。使用過孔將此接地區域連接到任何內部接地層。使用額外的過孔
輸入和輸出濾波電容的接地端也是如此。 GND引腳應該連接到PCB的地
將其連接到設備下面的地面區域，如下所示。
PH引腳應連接到輸出電感，鉗位二極管和啟動電容。由于PH連接是
開關節點，電感應該非常靠近PH引腳和PCB導體的面積
最小化以防止過度的電容耦合。鉗位二極管也應放置在設備附近
以最小化輸出電流環路面積。在相位節點和BOOT引腳之間連接啟動電容
如圖所示。保持啟動電容靠近IC，并盡量減少導體走線長度。組件
展示的展示位置和連接效果良好，但其他連接路線也可能有效。
如圖所示，在VOUT走線和GND之間連接輸出濾波電容。保持這一點很重要
由PH引腳，Lout，Cout和GND形成的環路盡可能小。
使用電阻分壓器網絡將VOUT走線連接到VSENSE引腳，以設置輸出電壓。不要
將此跟蹤路線與PH跡線靠得太近。由于IC封裝和器件引腳的大小，跡線
可能需要在輸出電容下進行路由。或者，路由可以在替代層完成，如果a
不希望輸出電容下的跡線。
如果使用圖9所示的接地方案，請使用通向不同層的路徑連接到ENA
銷。 圖10. TPS5450焊盤圖案 應用電路 圖11顯示了典型TPS5450應用的原理圖。 TPS5450可以提供高達5 A的輸出
額定輸出電壓為5 V時的電流。對于正確的散熱性能，暴露的PowerPAD™
在設備下方必須焊接到印刷電路板上。 設計程序 以下設計程序可用于選擇TPS5450的元件值。 或者，
SWIFT™Designer軟件可用于生成完整的設計。 SWIFT™Designer軟件
使用迭代設計過程并在生成一個組件時訪問組件的全面數據庫
設計。 本節簡要介紹了設計過程。
要開始設計過程，必須確定一些參數。 設計師需要知道的
以下：
•輸入電壓范圍
• 輸出電壓
•輸入紋波電壓
•輸出紋波電壓
•輸出電流額定值
• 工作頻率 設計參數 對于此設計示例，請使用以下內容作為輸入參數： 開關頻率 TPS5450的開關頻率在內部設置為500 kHz。 無法調整切換
頻率。 輸入電容器 TPS5450需要一個輸入去耦電容，并根據應用情況提供一個大容量輸入電容。
推薦的最小去耦電容為4.7μF。 高品質的陶瓷型號X5R或X7R是
需要。 對于某些應用，只要輸入電壓可以使用較小值的去耦電容
并且不會超過電流紋波額定值。 額定電壓必須大于最大輸入電壓，
包括波紋。
該輸入紋波電壓可以近似為公式2： IOUT（MAX）
是最大負載電流，fSW是開關頻率，CIN是輸入電容值和
ESRMAX是輸入電容的最大串聯電阻。 對于這種設計，輸入電容組成
的兩個4.7μF電容C1和C4并聯。 額外的高頻旁路電容C5也被使用。
最大RMS紋波電流也需要檢查。 對于最壞的情況，這可能是
由等式3近似： 在這種情況下，輸入紋波電壓為281 mV，RMS紋波電流為2.5 A.
輸入電容器兩端的電壓為VIN max加上VIN / 2。 所選輸入去耦電容
額定電壓為50 V，紋波電流容量均大于2.5 A，提供足夠的余量。 這個很
重要的是在任何情況下都不會超過電壓和電流的最大額定值。
此外，可能需要一些大容量電容，特別是如果TPS5450電路不在大約內
距輸入電壓源2英寸。 這個電容的值并不重要，但它也應該被評定為
處理包括紋波電壓在內的最大輸入電壓，并應對輸出進行濾波以使輸入紋波電壓
可以接受。 輸出濾波器組件 需要為輸出濾波器L1和C2選擇兩個組件。 由于TPS5450是內部的
補償設備，可以支持有限范圍的過濾器組件類型和值。 電感選擇 要計算輸出電感的最小值，請使用公式4： KIND是表示相對于最大輸出電流的電感紋波電流量的系數。
確定電感中紋波電流的數量時需要考慮三件事：峰值為
峰值紋波電流會影響輸出紋波電壓幅度，紋波電流會影響峰值開關電流
并且紋波電流的大小決定了電路在哪一點變得不連續。 用于設計
TPS5450，0.2到0.3的KIND產生良好的結果。 配對時可以獲得低輸出紋波電壓
使用合適的輸出電容時，峰值開關電流將遠低于電流限制設定值
在不連續操作之前可以獲得相對較低的負載電流。
對于本設計示例，使用KIND = 0.2，最小電感值計算為10.4μH。 更高
標準值為15μH，用于本設計。 對于輸出濾波電感，重要的是不要超過RMS電流和飽和電流額定值。
RMS電感電流可以從公式5中找到： 并且峰值電感電流可以用公式6確定： 對于這種設計，RMS電感電流為5.004 A，峰值電感電流為5.34 A.
電感是Sumida CDRH1127 / LD-15015μH。 它的飽和和最小額定電流均為5.65 A
RMS電流。 一般來說，與TPS5450一起使用的電感值范圍為10μH至100μH。 電容選擇 輸出電容的重要設計因素是直流電壓額定值，紋波電流額定值和等效電路
串聯電阻（ESR）。不能超過直流電壓和紋波電流額定值。 ESR很重要
因為與電感紋波電流一起決定了輸出紋波電壓的大小。實際值
的輸出電容并不重要，但確實存在一些實際限制。考慮兩者之間的關系
設計的所需閉環交叉頻率和輸出濾波器的LC轉角頻率。因為
設計內部補償時，最好將閉環交叉頻率保持在3的范圍內
kHz至30 kHz，因為此頻率范圍具有足夠的相位提升以保證穩定的工作。對于這種設計
例如，假定預期的閉環交叉頻率將在2590Hz和24kHz之間
也低于輸出電容的ESR零點。在這些情況下，閉環交叉
頻率與LC轉角頻率有關： 并且輸出濾波器的期望輸出電容值為： 對于12 kHz的理想分頻器和15μH電感，輸出電容的計算值為330μF。
應選擇電容器類型，以使ESR零點高于環路交叉點。 最大ESR
應該： 輸出電容的最大ESR也決定了初始指定的輸出紋波量
設計參數。 輸出紋波電壓是電感紋波電流乘以輸出濾波器的ESR。
檢查電容數據手冊中列出的最大規定ESR是否可以接受
紋波電壓： 注：
ΔVPP是所需的峰峰值輸出紋波。
NC是并聯輸出電容器的數量。
FSW是開關頻率。
對于這個設計實例，為C3選擇一個330μF的輸出電容。 計算出的RMS紋波電流為
143 mA，所需的最大ESR為40mΩ。 滿足這些要求的電容器是三洋
Poscap 10TPB330M，額定電壓為10 V，最大ESR為35mΩ，紋波電流額定值為3 A.
額外的小型0.1μF陶瓷旁路電容器C6也用于此設計。
輸出電容的最小ESR也應考慮在內。 對于良好的相位裕量，ESR為零
當ESR最小時，不應該過高于24 kHz和54的內部補償極點
千赫。
所選輸出電容的額定電壓也必須大于所需輸出電壓加1
一半的紋波電壓。 任何降額額也必須包括在內。 中的最大RMS紋波電流
輸出電容由公式11給出： 注：
NC是并聯輸出電容的數量。
FSW是開關頻率。 其他電容器類型可以與TPS5450一起使用，具體取決于應用的需要。 輸出電壓設定值 TPS5450的輸出電壓由輸出到VSENSE引腳的電阻分壓器（R1和R2）設置。
使用公式12計算5 V輸出電壓的R2電阻值： 對于任何TPS5450設計，從R1值為10kΩ開始。 對于最接近但至少5 V的輸出電壓，R2是3.16kΩ。 啟動電容器 啟動電容應為0.01μF。 捕捉二極管 TPS5450設計用于在PH和GND之間使用外部鉗位二極管。 所選二極管
必須符合應用的絕對最大額定值：反向電壓必須高于最大值
PH引腳電壓，即VINMAX + 0.5 V.峰值電流必須大于IOUTMAX加上一半
峰峰值電感電流。 為了獲得更高的效率，正向壓降應該很小。 重要的是要
請注意，捕獲二極管的導通時間通常比高端FET導通時間要長，因此需要注意
二極管參數可以使整體效率顯著提高。 另外，檢查設備
選擇能夠消散功率損失。 對于這種設計，選擇了Diodes公司的B540A，
40V的反向電壓，5A的正向電流和0.5V的正向電壓降。 高級信息 輸出電壓限制 由于TPS5450的內部設計，任何給定的輸出電壓都有上限和下限
輸入電壓。 輸出電壓設定點的上限受最大占空比87％的限制，
并由以下給出： 注：
VINMIN =最小輸入電壓
IOMAX =最大負載電流
VD =鉗位二極管正向電壓。
RL =輸出電感串聯電阻。 該等式假設內部高端FET的導通電阻最大。
下限受可控制的最小時間限制，可能高達200ns。該
給定輸入電壓和最小負載電流的近似最小輸出電壓由下式給出： 注：
VINMAX =最大輸入電壓
IOMIN =最小負載電流
VD =鉗位二極管正向電壓。
RL =輸出電感串聯電阻。
這個等式假定高側FET的標稱導通電阻并且考慮到最壞情況下的變化
工作頻率設定點。 任何接近設備操作限制的設計應該是
仔細檢查以確保功能正常。 內部補償網絡 示例電路中給出的設計公式可用于使用TPS5450生成電路。 這些
設計基于某些假設，并且傾向于始終在有限范圍內選擇輸出電容器
的ESR值。 如果需要使用不同類型的電容器，則可以將其中一個適用于內部補償
的TPS5450。 公式15給出了內部電壓模式III的標稱頻率響應
補償網絡： 注：
Fp0 = 2165Hz，Fz1 = 2170Hz，Fz2 = 2590Hz
Fp1 = 24kHz，Fp2 = 54kHz，Fp3 = 440kHz
Fp3代表非理想的寄生效應。
利用這些信息以及所需的輸出電壓，前饋增益和輸出濾波器特性，
可以導出閉環傳遞函數。 熱計算 以下公式顯示了如何估算連續導通模式下的器件功耗
操作。 如果器件在非連續導通模式下在輕載下工作，則不應使用它們。 傳導損耗：Pcon = IOUT
2
x RDS（on）x VOUT / VIN
開關損耗：Psw = VIN×IOUT×0.01
靜態電流損耗：Pq = VIN×0.01
總損失：Ptot = Pcon + Psw + Pq
給定TA =>估計的結溫：TJ = TA + Rth×Ptot
給定TJMAX = 125°C =>估計的最大環境溫度：TAMAX = TJMAX - Rth x Ptot 性能圖 性能曲線圖（圖12至圖18）適用于圖11中的電路。Ta = 25°C。
除非另有規定。 包裝信息 - 營銷狀況值定義如下：
ACTIVE：推薦用于新設計的產品設備。
LIFEBUY：德州儀器宣布該設備將停產，終身購買期將生效。
NRND：不建議用于新設計。 器件已投入生產以支持現有客戶，但TI不建議使用此器件
一個新的設計。
預覽：設備已宣布，但尚未投入生產。 樣品或提供或不提供。
停產：TI已停止生產該設備。 - 環保計劃 - 計劃的環保分類：無鉛（RoHS），無鉛（RoHS豁免）或綠色（RoHS和無Sb / Br）
待定：無鉛/綠色轉換計劃尚未定義。
無鉛（RoHS）：TI的術語“無鉛”或“無鉛”是指符合當前RoHS要求的半導體產品
對于所有6種物質，包括在均質材料中鉛含量不超過0.1％的要求。在哪里設計焊接
在高溫下，TI無鉛產品適用于特定的無鉛工藝。
無鉛（RoHS豁免）：該組件具有RoHS豁免，可用于1）芯片與芯片之間使用的基于鉛的倒裝芯片焊料凸點
封裝，或2）芯片和引線框之間使用的鉛基裸片粘合劑。該組件被視為無鉛（RoHS
如上所述。 - （3）MSL，峰值溫度。 - 根據JEDEC行業標準分類的潮濕敏感度等級和峰值焊料
溫度。
重要信息和免責聲明：此頁面上提供的信息代表TI在截至當日的知識和信念
提供。 TI基于其對第三方提供的信息的知識和信念，并且不對此進行任何表示或保證
這些信息的準確性。目前正在努力更好地整合來自第三方的信息。 TI已經并將繼續采取
合理的步驟提供有代表性和準確的信息，但可能沒有進行破壞性測試或化學分析
來料和化學品。 TI和TI供應商認為某些信息是專有的，因此CAS號碼和其他限制
信息可能無法發布。
在任何情況下，TI因此類信息所產生的責任均不得超過本TI出售TI器件的總購買價格
每年給客戶。
綠色（RoHS和無Sb / Br）：TI將“綠色”定義為無鉛（符合RoHS），并且不含溴（Br）和銻（Sb）基火焰
阻燃劑（均相材料中Br或Sb不超過0.1重量％）
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2018-5-17 23:38 上傳
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