ZHCAFG4 April 2025 TPS548B23 , TPS548B28
簡介
現代數據中心 SoC 需要更高的功率和更好的熱性能來保持性能水平，而更小的 BOM 尺寸也是用戶的首選之一。上一代 TPS548B28 系列采用的 3 × 4mm 封裝是廣泛應用的行業標準，但采用 3 × 3mm 封裝的新一代 TPS548B23 在尺寸和性能上實現了雙重提升。本應用簡報介紹了 TPS548B23 在不同方面的升級。表 1 展示了主要規格比較。表 2 展示了 TPS548B28 和 TPS548B23 的系列器件。
| TPS548B23 | TPS548B28 | |
| VIN | 4V 至 16V | 4V 至 16V |
| VOUT | 0.5 – 5.5V | 0.6 – 5.5V |
| IOUT | 20A | 20A |
| 控制模式 | D-CAP4 | D-CAP3 |
| FB 精度 (-40°C< TJ<125°C) | ±1.0% | ±1.0% |
| 封裝 | 3mm × 3mm，19 引腳 QFN | 4mm × 3mm，21 引腳 QFN |
| 引腳間距 | 0.4mm | 0.4mm |
| 引腳配置可調性 | 是 | 否 |
| 結溫 | -40°C 至 +125°C | -40°C 至 +125°C |
| 開關頻率 | 600KHz、800KHz、1MHz、1.2MHz | 600KHz、800KHz、1MHz |
| RDS(ON) | 10m?/3.3m? | 7.7m?/2.4m? |
| 效率（12Vin、3.3Vout、800kHz、10A、內部 VCC） | 95% | 93% |
| 外部 VCC 偏置支持 | 3.13 – 5.3V | 3.13 – 3.6V |
| 器件 | 封裝 | IOUT | VREF |
| TPS548B28 | 3mm × 4mm | 20A | 600mV |
| TPS54JB20 | 20A | 900mV | |
| TPS548A28 | 15A | 600mV | |
| TPS54JA20 | 12A | 900mV | |
| TPS548B23 | 3mm × 3mm | 20A | 500mV |
| TPS548A23 | 12A | 500mV |
效率和熱性能
對于功率密集型服務器應用，保持降壓轉換器的高效率至關重要，因為效率可直接降低熱耗散，進而提升整體性能和可靠性。圖 1 展示了 TPS548B23 和 TPS548B28 在 12V 輸入、3.3V 輸出和 800kHz 條件下的效率比較。圖 1 展示了與 TPS548B28 相比，TPS548B23 實現了整體效率升級。
圖 1 TPS548B23 與 TPS548B28 的效率比較熱性能是電源系統設計的關鍵規范。不良的熱性能會降低負載性能，甚至導致損壞，尤其是在大功率應用中。憑借更先進的工藝技術和更大的接地焊盤面積，TPS548B23 可實現比 TPS548B28 更優的熱性能。圖 2 和 圖 3 展示了 12Vin、1Vout、800KHz、20A 條件下的熱成像圖，其中溫度降低了 10.7℃。
圖 2 TPS548B23EVM 在 12Vin、1Vout、800kHz、20A 時的熱成像圖
圖 3 TPS548B28EVM 在 12Vin、1Vout、800kHz、20A 時的熱成像圖封裝
上一代 TPS548B28 采用 4mm × 3mm 21 引腳 QFN 封裝，如 圖 4 所示，曾被廣泛用作行業標準。但隨著電路板面積日益受限，電源設計對小型化的需求愈發迫切，尤其對于空間受限的數據中心應用。圖 5 展示了 TPS548B23 采用較小的 3mm × 3mm 19 引腳 QFN 封裝，具有蝶形引腳排列。蝶形引腳排列是一種對稱引腳排列，可簡化 PCB 布局，超低的成本實現超高的功率密度和出色的熱性能，如 圖 6 所示。
圖 4 TPS548B28 封裝底視圖 - 非對稱引腳排列
圖 5 TPS548B23 封裝底視圖 - 對稱引腳排列
圖 6 TPS548B23 的蝶形布局D-CAP4 控制模式
D-CAP 系列控制模式是 TI 專有的恒定導通時間控制方法，旨在最大限度地提高器件的瞬態性能。TPS548B23 提供最新一代的 D-CAP4，可實現超快的瞬態響應。與上一代 D-CAP3 相比，D-CAP4 具有更快的瞬態響應，尤其是在高輸出電壓條件下，如 圖 7 所示。與 D-CAP3 相比，在需要出色負載瞬態性能的高電流電源軌應用中，D-CAP4 需要的輸出電容更少。
圖 7 在 12Vin、5Vout、800kHz、5A 至 15A 至 5A、1A/us 轉換率條件下的 D-CAP4 和 D-CAP3 的瞬態性能對比引腳配置靈活性
與 TPS548B28 不同，TPS548B23 的配置引腳 (CFG1-5) 可在調整以下參數時使用更少的 BOM 組件：
- 過流限值
- 故障響應
- 內部反饋
- 外部反饋
- 輸出電壓選擇
- 開關頻率
- 軟啟動時間
表 3 展示了 TPS548B23 和 TPS548B28 一些關鍵規格的配置方式。更多詳細配置，請參閱 TPS548B23 4V 至 16V 輸入、20A、遙感、D-CAP4 同步降壓轉換器數據表。
| TPS548B23 | TPS548B28 | |
| VOUT | 內部 Vfb 時通過 CFG3-5，外部 VFB 時通過電阻分壓器 | 通過電阻分壓器 |
| 輕負載模式 | 通過 CFG3-5 配置 | 通過將 VCC、電阻器或 AGND 連接到 MODE 引腳 |
| 開關頻率 | 內部/外部 VFB 均通過 CFG1-2 配置 | 通過將 VCC、電阻器或 AGND 連接到 MODE 引腳 |
| 軟啟動 | 外部 VFB 時通過 CFG1-2 配置，內部 VFB 時固定 | 通過在 SS/REFIN 引腳與 VSNS 引腳之間連接一個電容器 |
| 故障恢復模式（斷續或閉鎖） | 外部 VFB 時通過 CFG1-2 配置，在內部 VFB 時通過斷續模式斷續。 | 在發生 OC 和 UV 故障時進入固定斷續模式，在發生 OV 故障時進入閉鎖模式 |
| 谷值 OCP | 內部/外部 VFB 均通過 CFG1-2 配置 | 通過將電阻器連接到 TRIP 引腳 |
結語
TPS548B23 是 TI 最新一代 16V、20A DC-DC 降壓轉換器。由于效率和瞬態響應升級，TPS548B23 實現了更優的性能。高級引腳排列可實現更優化的布局，而配置引腳可減少 BOM 元件并簡化設計流程。