NESA128A April   2025  – November 2025 TPS548B23 , TPS548B28

 

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簡介

現代數據中心 SoC 需要更高的功率與更佳的散熱效能，以維持效能水準。然而，設計師將縮小 BOM 解決方案尺寸視為其關鍵偏好之一。上一代 TPS548B28 系列所採用的 3 × 4mm 封裝是廣泛採用的業界標準，不過，採用 3 × 3mm 封裝的新一代 TPS548B23 提供了尺寸與效能上的改進，且所需的外部元件更少。此應用簡介在不同方面描述 TPS548B23 升級。表 1 顯示主要規格比較。表 2 顯示 TPS548B28 和 TPS548B23 的系列裝置。

表 1 TPS548B23 和 TPS548B28 規格比較
TPS548B23 TPS548B28
VIN4 - 16V4 - 16V
VOUT0.5 - 5.5V0.6 - 5.5V
IOUT20A20A
控制模式D-CAP4D-CAP3
FB 準確度 (40°C< TJ < 125°C)±1.0%±1.0%
封裝3mm × 3mm 19 引腳 QFN4mm × 3mm 21 引腳 QFN
引腳間距0.4 mm0.4 mm
無需外部元件的接腳綁定可設定性是否
接點溫度-40°C 至 +125°C-40°C 至 +125°C
切換頻率600 KHz、800 KHz、1 MHz、1.2 MHz600KHz、800KHz、1MHz
RDS(ON)8.4mΩ/3.3mΩ7.7mΩ/2.4mΩ
效率 (12Vin、3.3Vout、800KHz、10A、內部 VCC)95%93%
外部 VCC 偏壓支援3.1 - 5.3V3.13 - 3.6V
表 2 TPS548B23 系列裝置上的 TPS548B28
裝置封裝IOUTVREF
TPS548B283mm × 4mm20A600mV
TPS54JB2020A900mV
TPS548A2815A600mV
TPS54JA2012A900mV
TPS548B233mm × 3mm20A500mV
TPS548A2312A500mV

效率與熱性能

對耗電量密集的伺服器應用而言，維持降壓轉換器的高效率至關重要，因為效率可直接降低散熱，進而提升整體性能與可靠性。圖 1 顯示 TPS548B23 和 TPS548B28 在 12V 輸入、3.3V 輸出和 800KHz 條件下的效率比較。圖 1 顯示 TPS548B23 的整體效率比 TPS548B28 有所提升。儘管 TPS548B28 功率 MOSFET 的導通電阻略低，但歸功於封裝寄生的減少，以及閘極驅動與死區時間的改進，TPS548B23 的效率較高。

TPS548B23, TPS548B28 TPS548B23 與 TPS548B28 效率比較圖 1 TPS548B23 與 TPS548B28 效率比較

熱性能是設計電源系統的關鍵規格。熱性能不佳會降低負載性能並導致損壞，特別是在高功率應用中。TPS548B23 採用更先進的製程技術與更大的接地面面積，可實現比 TPS548B28 更出色的熱性能。圖 2 和 圖 3 顯示了在 12Vin、1Vout、800KHz、20A 條件下可看到 10.7℃ 下降的熱影像。

TPS548B23, TPS548B28 12Vin、1Vout、800KHz、20A 時的 TPS548B23EVM 熱影像圖 2 12Vin、1Vout、800KHz、20A 時的 TPS548B23EVM 熱影像
TPS548B23, TPS548B28 12Vin、1Vout、800KHz、20A 時的 TPS548B28EVM 熱影像圖 3 12Vin、1Vout、800KHz、20A 時的 TPS548B28EVM 熱影像

封裝

上一代 TPS548B28 採用如圖所示的 4mm × 3mm 21 引腳 QFN 封裝 圖 4 設計，先前已廣為採用為業界標準。然而，隨著電路板面積越來越有限，電源設計也需要更小的尺寸，特別是空間有限的資料中心應用。圖 5 顯示 TPS548B23 設計採用更小的 3mm × 3mm 19 引腳 QFN 封裝，具有 蝶形 引腳配置。蝶形 引腳配置為對稱引腳配置，可簡化 PCB 佈局，並以最高功率密度和最低成本提供最佳熱能，如 圖 6 圖所示。

TPS548B23, TPS548B28 TPS548B28 封裝底視圖 - 非對稱引腳排列圖 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
TPS548B23, TPS548B28 TPS548B23 的 蝶形 布局圖 6 TPS548B23 的 蝶形 布局

D-CAP4 控制器（主）模式

D-CAP 系列控制模式是 TI 專有的固定導通時間控制方法，旨在發揮最大裝置暫態性能。TPS548B23 提供最新一代 D-CAP4 ，可實現超快速暫態響應。相較於前代 D-CAP3，D-CAP4 的暫態響應更快，特別是在高輸出電壓條件下，如 圖 7 圖所示。相較於 D-CAP3，D-CAP4 在需要優異負載瞬態性能的高電流電源軌應用中，所需的輸出電容更少。

TPS548B23, TPS548B28 在 12Vin、5Vout、800KHz、5A 至 15A 至 5A、1A/us 電壓轉換率條件下， D-CAP4 與 D-CAP3 瞬態性能的比較圖 7 在 12Vin、5Vout、800KHz、5A 至 15A 至 5A、1A/us 電壓轉換率條件下， D-CAP4 與 D-CAP3 瞬態性能的比較

引腳帶配置

與 TPS548B28 不同， TPS548B23 配置引腳 (CFG1-5) 可減少調整時的 BOM 元件數量：

  • 過電流限制
  • Faiult 響應
  • 內部反饋
  • 外部反饋
  • 輸出電壓選擇
  • 切換頻率
  • 緩啟動時間

表 3 顯示如何設定 TPS548B23 與 TPS548B28 的部分重要規格。如需詳細配置，請參閱 TPS548B23 4V 至 16V 輸入、20A、遠端感測 D-CAP4、同步降壓轉換器 產品規格表。

表 3 TPS548B23 和 TPS548B28 之間關鍵規格配置的差異
TPS548B23 TPS548B28
VOUTVfb 為內部電壓時通過 CFG3-5 ，VFB 為外部電壓時通過電阻分壓器電阻分壓器控制
輕載模式通過 CFG3-5通過將 VCC、電阻器或 AGND 與 MODE 引腳連接
切換頻率VFB 為內部和外部電壓時，採用 CFG1-2通過將 VCC、電阻器或 AGND 與 MODE 引腳連接
緩啟動VFB 為外部電壓時通過 CFG1-2，而 VFB 為內部電壓時則通過恆定電流存在模式SS/REFIN 引腳與 VSNS- 引腳間連接電容器
故障恢復模式 (恆定電流存在或鎖定關閉)當 VFB 為外部電壓時，通過 CFG1-2 ；當 VFB 為內部電壓時，通過恆定電流存在模式。OC 和 UV 故障時採用恆定電流存在模式， OV 故障時採用鎖定關閉模式
谷底 OCPVFB 為內部和外部電壓時，採用 CFG1-2通過將電阻器連接至 TRIP 引腳

結論

TPS548B23 是 TI 最新一代 16V、20A DC/DC 降壓轉換器。由於效率和瞬態回應升級， TPS548B23 可實現更好的性能。進階引脚排列可帶來更最佳化的配置，配置引腳則可減少 BOM 元件並簡化設計。