会社ブログについて TI TPS548B28 リモートセンシングとヒックプ電流制限付きの同期ステップダウン変換器

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. は、リモートセンシングと間欠電流制限機能を備えたTIの「TPS548B28」同期降圧コンバータを供給しています。 TPS548B28は、高密度、高精度、高信頼性の産業用およびデータセンター用電源アプリケーション向けに特別に設計された、高性能・大電流同期降圧DC-DCコンバータです。本チップは2.7Vから16Vの入力電圧範囲をサポートし、最大20Aの安定した連続出力電流を供給できます。ハイサイドおよびローサイドMOSFETを内蔵したシングルチップソリューションを採用しており、追加の電源デバイスが不要なため、電源ハードウェア設計が大幅に簡素化され、PCBフットプリントが削減されます。

TPS548B28は、TI独自のD-CAP3アダプティブオンタイム制御アーキテクチャを採用しており、外部補償回路が不要で、超高速過渡応答と広い負荷線適応性を提供します。差動リモート出力センシングと間欠ホイップ電流制限という2つの主要機能を標準装備しています。また、3V内部LDO、プログラム可能なソフトスタート、プリバイアススタートアップ、電源オン表示、複数の障害保護機能を内蔵しており、出力精度、動作安定性、負荷保護機能をバランスさせ、大電流高精度降圧電源の最良の選択肢となっています。本チップは、コンパクトな4mm×3mmパッケージを採用しており、スペースが限られた高電力電源アプリケーションに適しています。 包括的なハードウェアアーキテクチャと機能設計に基づき、TPS548B28はいくつかの際立った性能上の利点を提供します。その主な機能は以下の通りです。
- 広範囲の電気的性能：入力電圧範囲2.7V～16V、最大出力電流20A、固定高精度0.6V基準電圧。出力電圧精度は±1%に達し、高精度電源アプリケーションの要求を満たします。ピン選択可能なスイッチング周波数をサポートし、効率とリップル設計要件に応じて600kHz、800kHz、1MHzの3つのレベルに設定可能です。

- 高精度リモートセンシング：差動リモートセンシングアーキテクチャを搭載し、負荷端の実際の電圧を直接測定します。これにより、PCBトレース電圧降下や接触抵抗による電圧損失を軽減し、大電流電源シナリオにおける出力電圧偏差の問題を完全に解決します。 - 高集積、ミニマリスト設計：ハイサイドおよびローサイド同期MOSFET、ゲートドライバ回路、3V LDOを内部に統合しています。外部補償ネットワークが不要で、最小限の外部コンポーネントで済み、PCBレイアウトの複雑さとハードウェアコストを削減します。

- 包括的なスタートアップおよび制御機能：プログラム可能なソフトスタートおよびプリバイアススタートアップ機能をサポートし、スタートアップ時の突入電流と電圧スパイクを排除します。外部基準入力に対応し、マルチ電源構成でのシーケンシャル追従と適応を可能にします。
III. TPS548B28の主要コア機能原理の詳細な説明 20Aの大電流出力条件下では、PCB出力トレース、パッド、コネクタの寄生抵抗により大きな電圧降下が発生し、電源出力電圧と負荷に供給される実際の電圧との間に偏差が生じます。負荷電流が大きいほど、電圧降下誤差は顕著になります。重度の場合は、高精度負荷への電力供給不足やシステム誤動作につながる可能性があります。TPS548B28に組み込まれた差動リモートセンシング機能は、この業界共通の課題を完全に解決します。

この機能は、独立したSENSE+およびSENSE-差動センシングピンを使用して、チップのローカル出力ピンの電圧を監視するのではなく、負荷端子間の電圧を直接測定します。内部エラーアンプは、負荷端の差動電圧を継続的にサンプリングし、PWMデューティサイクルを動的に調整して線路電圧降下損失を正確に補償し、負荷端の電圧が±1%の範囲内で安定していることを保証します。従来のローカル電圧サンプリングソリューションと比較して、リモートセンシングは高電流トレースによる電圧降下干渉を完全に排除するため、サーバー、産業機器、FPGA/チップなどの大電流高精度電源アプリケーションに特に適しています。
さらに、リモートセンシング回路は高インピーダンス入力を備えています。センシング分岐は追加の電力を消費せず、メイン電源回路に干渉しないため、センシング精度と電力変換効率のバランスが取れています。
2. 間欠ホイップ電流制限機能
従来のバックコンバータは通常、サイクルバイサイクル定電流制限保護を採用していますが、障害が持続すると、電源デバイスは長期間高電流導通状態にとどまり、チップの過熱、部品の経年劣化、さらには電源回路の破壊につながりやすくなります。TPS548B28は、谷電流検出と間欠的な「ホイップ」過電流保護メカニズムを組み合わせて採用しており、大電流動作条件に適した非常に信頼性の高い保護ソリューションを提供します。
ローサイドMOSFETの導通フェーズ中のドレイン-ソース電流を監視することにより、チップはインダクタの谷電流をリアルタイムでキャプチャし、出力過負荷および短絡障害を正確に検出できます。出力電流が電流制限しきい値を超えたと検出されると、デバイスは直ちに保護ロジックをトリガーします。PWMスイッチング出力を停止し、スリープモードに入って電流を低減し、インダクタ電流を急速に減衰させます。固定スリープサイクル後、チップは自動的に再起動して出力を再開しようとします。障害が解決された場合、電源は通常の動作を再開します。過負荷または短絡障害が持続する場合、チップは「シャットダウンとスリープ-再起動と検出」の間欠サイクルを繰り返します。
この間欠動作モードは、障害条件下での平均消費電力を大幅に低減し、MOSFETやインダクタなどの電源デバイスの継続的な過熱を防ぎます。従来の電流制限ソリューションと比較して、短絡および過負荷条件下でのデバイスの安全性とシステム安定性を著しく向上させます。さらに、チップは外部抵抗R_TRIPを介した電流制限しきい値のプログラム可能な調整をサポートしており、さまざまな負荷電力要件に合わせて保護パラメータを柔軟に設定し、複数のシナリオにわたる差別化された設計に対応できます。さらに、デバイスは固定逆過電流保護機能を内蔵しており、高逆電流サージを抑制し、電流保護システムをさらに強化します。

IV. TPS548B28の主要電気パラメータ
- 入力電圧範囲：2.7V～16V
- 最大連続出力電流：20A - スイッチング周波数オプション：600kHz、800kHz、1MHz（ピン構成で選択）
- 内部LDO出力：3V（固定）
- 逆過電流しきい値：通常-10A

- 保護モード：OC/UV間欠ホイップ保護、OVロックアウト保護、過熱シャットダウン保護
- パッケージ仕様：4mm×3mmコンパクトQFNパッケージ 高精度、大電流能力、高信頼性というコア強みを活かし、TPS548B28はさまざまな高電力高精度電源アプリケーションで広く使用されています。
- データセンターサーバーおよびスイッチの高電力オンボード電源
- 産業用制御機器および産業用制御マザーボードの高電流安定化電源

- FPGA、DSP、ハイエンドプロセッサコアの高精度電源 - スペースが限られた環境での高密度・高電力電源モジュール設計
VI. TPS548B28の設計上の利点と概要 さらに、本デバイスの高集積アーキテクチャは、多数の外部コンポーネントや補償回路を不要にし、PCBレイアウトを簡素化します。柔軟な周波数設定、ソフトスタート制御、多次元障害保護機能と組み合わせることで、設計の利便性、変換効率、システム安定性のバランスを取っています。同クラスの降圧チップと比較して、TPS548B28は、20Aの大電流条件下での精度、信頼性、適応性の点で顕著な利点を提供し、産業用、通信用、データセンターアプリケーションにおけるハイエンド・高電力電源設計に優れたソリューションとなっています。