TPS564242 [TI]
采用 SOT-563 封装的 3V 至 16V 输入电压、4A ECO 模式同步降压转换器;
| 型号： | TPS564242 |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | 采用 SOT-563 封装的 3V 至 16V 输入电压、4A ECO 模式同步降压转换器 转换器 |
| 文件： | 总27页 (文件大小：1994K) |
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TPS564242, TPS564247
ZHCSOJ2 –APRIL 2022
TPS56424x 采用SOT-563 封装、具有3V 至16V 输入电压的4A 同步降压转换器
1 特性
3 说明
• 广泛地为各种应用配置
TPS56424x 是一款简单易用、高效同步降压转换器，
具有高功率密度。该器件采用 SOT-563 封装，并支持
3V 至 16V 的输入电压范围，以及高达 4A 的持续电
流。
– 3V 至16V 输入电压范围
– 0.6V 至7V 输出电压范围
– 0.6V 基准电压
– 25°C 时，基准精度为±1%
– 在-40°C 至125°C 温度范围内，基准精度为
±1.5%
– 集成式28.8mΩ和15.4mΩRDSON FET
– 120 µA 低静态电流
TPS56424x 使用 D-CAP3 拓扑提供快速瞬态响应并支
持低 ESR 输出电容器，无需外部补偿。该器件具有
GND 和AGND 两个接地端，将其连接在一起可获得最
优热性能。AGND 还提供良好的负载和线路调节。该
器件支持高达95% 的负荷运行。
– 1.2 MHz 开关频率
TPS564242 采用 ECO 模式运行，可在轻负载运行期
间保持高效率。TPS564247 采用FCCM 模式运行，可
在所有负载条件下保持相同的频率和较低的输出纹波。
该器件通过 OVP、OCP、UVLO、OTP 和UVP（断续
模式）提供全面保护。该器件采用 1.6mm × 1.6mm
SOT-563 封装，具有经过优化的引脚排列，有助于轻
松实现PCB 布局。额定结温范围为-40°C 至125°C。
– 支持以最大95% 的占空比运行
– 精密EN 阈值电压
– 1.39 ms 固定软启动时间（典型值）
• 解决方案尺寸小巧且易于使用
– 轻负载下采用ECO 模式(TPS564242) 和
FCCM 模式(TPS564247)
– 完整P2P 产品系列的一部分，包括适用于4A、
5A、6A 和FCCM/ECO 运行模式的解决方案
– D-CAP3™ 控制拓扑
– 支持带预偏置输出的启动
– 非锁存OV/OT/UVLO 保护
– UV 保护的断续模式
器件信息
封装(1)
封装尺寸（标称值）
器件型号
TPS564242
TPS564247
SOT-563 (6)
1.60mm × 1.60mm
(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的可订购产品附
录。
– 逐周期OC 和NOC 限制
– 6 引脚SOT-563 封装
• 借助WEBENCH® Power Designer，使用
TPS564242 创建定制设计方案
• 借助WEBENCH® Power Designer，使用
TPS564247 创建定制设计方案
2 应用
• LCD 电视、STB 和DVR、流媒体播放器
• IP 网络摄像头、可视门铃、楼宇安全网关
• WLAN/Wi-Fi 接入点、调制解调器（电缆/DSL/
GFAST）、固态硬盘
100%
L
1
2
VOUT
VIN
SW
VIN
80%
60%
40%
20%
0
4
6
5
3
EN
AGND
FB
EN
Cin
GND
RFBT
Cout
GND
Vout = 1.05V
Vout = 3.3V
Vout = 5V
RFBB
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
简化版原理图
TPS564242 在VIN = 12V 时的效率
本文档旨在为方便起见，提供有关TI 产品中文版本的信息，以确认产品的概要。有关适用的官方英文版本的最新信息，请访问
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English Data Sheet: SLUSEN2
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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 引脚配置和功能................................................................. 3
6 规格................................................................................... 4
6.1 绝对最大额定值...........................................................4
6.2 ESD 等级.................................................................... 4
6.3 建议运行条件.............................................................. 4
6.4 热性能信息..................................................................4
6.5 电气特性......................................................................5
6.6 典型特性......................................................................7
7 详细说明.......................................................................... 10
7.1 概述...........................................................................10
7.2 功能方框图................................................................10
7.3 特性说明....................................................................11
7.4 器件功能模式............................................................ 12
8 应用和实现.......................................................................13
8.1 应用信息....................................................................13
8.2 典型应用....................................................................13
9 电源相关建议...................................................................18
10 布局............................................................................... 18
10.1 布局指南..................................................................18
10.2 布局示例..................................................................19
11 器件和文档支持..............................................................20
11.1 器件支持..................................................................20
11.2 接收文档更新通知................................................... 20
11.3 支持资源..................................................................20
11.4 商标.........................................................................20
11.5 Electrostatic Discharge Caution..............................20
11.6 术语表..................................................................... 20
12 机械、封装和可订购信息...............................................21
4 修订历史记录
注：以前版本的页码可能与当前版本的页码不同
日期
修订版本
说明
April 2022
*
初始发行版
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5 引脚配置和功能
1
2
3
6
5
4
VIN
SW
FB
EN
GND
AGND
图5-1. 6 引脚SOT-563 DRL 封装（顶视图）
表5-1. 引脚功能
引脚
类型(1)
说明
名称
编号
VIN
1
I
输入电压电源引脚
SW
GND
AGND
EN
2
3
4
5
6
O
高侧NFET 和低侧NFET 之间的开关节点连接
低侧功率NFET 的接地引脚源极端子以及控制器电路的接地端子
内部模拟电路的地。将AGND 连接到GND 平面。
向转换器提供输入。将EN 驱动为高电平将启用转换器。
转换器反馈输入。通过反馈电阻分压器连接到输出电压。
—
—
I
FB
I
(1) I = 输入，O = 输出
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6 规格
6.1 绝对最大额定值
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值
–0.3
–0.3
–0.3
-2
最大值
单位
VIN
18
6
0.3
18
V
输入电压
FB、EN
AGND、PGND
SW
V
输出电压
SW (< 20ns)
-6.5
20
150
150
°C
°C
运行结温范围，TJ
贮存温度，Tstg
–40
-55
(1) 超出绝对最大额定值的运行可能会对器件造成永久损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其
他条件下能够正常运行。如果超出建议运行条件、但在绝对最大额定值范围内使用，器件可能不会完全正常运行，这可能影响器件的可
靠性、功能和性能并缩短器件寿命。
6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM)，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001，所有引脚(1)
充电器件模型(CDM)，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准(2)
±2000
V(ESD)
V
静电放电
±500
(1) JEDEC 文档JEP157 指出：500V HBM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件JEP157 指出：250V CDM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
6.3 建议运行条件
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）
最小值
标称值
最大值
单位
VIN
3
16
5.5
0.1
16
FB、EN
AGND、PGND
SW
–0.1
-0.1
-1
V
输入电压
V
输出电压
SW (< 20ns)
IO
-6
18
0
6
A
输出电流
TJ
-40
-40
125
150
°C
°C
工作结温
存储温度
Tstg
6.4 热性能信息
DRL (SOT-563)
热指标(1)
单位
6 引脚
131.1
58
RθJA
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
(2)
RθJA_effective
RθJC(top)
RθJB
EVM 板上的结到环境热阻
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
45.6
16.4
0.8
ΨJT
结至顶部特征参数
YJB
16.1
结至电路板特征参数
结至外壳（底部）热阻
RθJC(bot)
不适用
(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和IC 封装热指标应用报告。
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(2) 此RθJA_effective 在TPS564242EVM 板上进行了测试（2 层，顶层和底层的铜厚度为2oz），VIN = 12V，VOUT = 5V，IOUT = 4A，TA
=
25oC。
6.5 电气特性
TJ = –40°C 至125°C，VIN = 12V（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
输入电源电压
VIN
VIN
3
16
V
输入电压范围
VIN 电源电流
VIN 关断电流
无负载，VEN = 5V，VFB = 0.65V，非
开关，ECO 版本
120
µA
IVIN
无负载，VEN = 5V，VFB = 0.65V，非
开关，FCCM 版本
400
2
µA
µA
IINSDN
UVLO
UVLO
UVLO
UVLO
无负载，VEN = 0V
2.75
2.6
2.92
2.72
200
3
V
V
VIN 欠压锁定
VIN 欠压锁定
VIN 欠压锁定
唤醒VIN 电压
关断VIN 电压
迟滞VIN 电压
2.9
mV
反馈电压
VREF
TJ = 25°C
594
591
600
600
606
609
mV
mV
FB 电压
FB 电压
VREF
TJ = –40°C 至125°C
MOSFET
28.8
30.5
15.4
16.3
6
高侧MOSFET RDS(ON)
高侧MOSFET RDS(ON)
低侧MOSFET RDS(ON)
低侧MOSFET RDS(ON)
过流阈值
TJ = 25°C，VVIN ≥5V
TJ = 25°C，VVIN = 3V
TJ = 25°C，VVIN ≥5V
TJ = 25°C，VVIN = 3V
谷值电流设定点
mΩ
mΩ
mΩ
mΩ
A
(1)
RDS (ON)HI
RDS (ON)LO
RDS (ON)LO
IOCL_LS
4.5
1.5
7.5
3.5
INOCL
2.5
A
负过流阈值
占空比和频率控制
FSW
TJ = 25°C，VVOUT = 3.3V
TJ = 25°C
1200
50
kHz
ns
开关频率
(1)
TON(MIN)
最短导通时间
最短关断时间
(1)
TOFF(MIN)
VFB = 0.5V
100
ns
逻辑阈值
VEN(ON)
1.07
0.95
1.18
1
1.33
1.2
V
V
EN 阈值高电平
EN 阈值低电平
EN 迟滞
VEN(OFF)
VENHYS
180
2
mV
MΩ
EN 下拉电阻器
REN1
软启动
tSS
1.39
ms
内部软启动时间
输出欠压和过压保护
VOVP
115%
55%
120%
24
125%
65%
OVP 跳变阈值
tOVPDLY
VUVP
tUVPDLY
tUVPDEL
TJ = 25°C
OVP 传播抗尖峰脉冲
UVP 跳变阈值
μs
60%
256
256
UVP 传播抗尖峰脉冲
相对于SS 时间的输出断续延迟
μs
μs
UVP 检测
UVP 检测
相对于SS 时间的
输出断续使能延迟
tUVPEN
13
ms
过热保护
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6.5 电气特性(continued)
TJ = –40°C 至125°C，VIN = 12V（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
(2)
TOTP
155
20
°C
°C
OTP 跳变阈值
OTP 迟滞
(2)
TOTPHSY
(1) 由设计指定
(2) 未经生产测试
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6.6 典型特性
VIN = 12V（除非另有说明）
130
455
440
425
410
395
380
128
126
124
122
120
118
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
100 120 140
100 120 140
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
100 120 140
100 120 140
Junction Temperature (oC)
Junction Temperature (oC)
图6-1. TPS564242 静态电流
图6-2. TPS564247 静态电流
1.044
1.042
1.04
1.2
1.199
1.198
1.197
1.196
1.195
1.194
1.193
1.192
1.038
1.036
1.034
1.032
1.03
1.028
1.026
1.024
-40
-20
0
20
40
60
80
-40
-20
0
20
40
60
80
Junction Temperature (oC)
Junction Temperature (oC)
图6-3. 使能开启阈值电压
图6-4. 使能关闭阈值电压
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
39
36
33
30
27
24
21
-40
-20
0
20
40
60
80
-40
-20
0
20
40
60
80
Junction Temperature (oC)
Junction Temperature (oC)
图6-5. 低侧RDS(ON)
图6-6. 高侧RDS(ON)
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6.6 典型特性(continued)
VIN = 12V（除非另有说明）
1400
1200
1000
800
0.602
0.6015
0.601
0.6005
0.6
0.5995
0.599
0.5985
0.598
Vout = 1.05V
Vout = 3.3V
Vout = 5V
600
Vout = 7V
400
2
4
6
8
10
Vin (V)
12
14
16
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
Junction Temperature (oC)
图6-8. 4A 负载下频率与输入电压间的关系
图6-7. VREF 电压
1500
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Vout = 1.05V
Vout = 3.3V
Vout = 5V
1400
1300
1200
1100
1000
Vout = 7V
Vout = 1.05V
Vout = 3.3V
Vout = 5V
Vout = 7V
0
1
2
3
4
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
Iout (A)
图6-9. TPS564247 频率与负载间的关系
图6-10. TPS564242 频率与负载间的关系
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0
Vin = 3V
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
Vin = 3V
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
图6-11. TPS564242 在0.6VOUT 且使用0.82μH 电感器时的效率
图6-12. TPS564247 在0.6VOUT 且使用0.82μH 电感器时的效率
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6.6 典型特性(continued)
VIN = 12V（除非另有说明）
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0
Vin = 6V
Vin = 3V
Vin = 12V
Vin = 16V
Vin = 6V
Vin = 3V
Vin = 12V
Vin = 16V
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
4
4
图6-13. TPS564242 在1.05VOUT 且使用0.82μH 电感器时的效率
图6-14. TPS564247 在1.05VOUT 且使用0.82μH 电感器时的效率
100%
95%
90%
85%
80%
75%
70%
65%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
60%
55%
50%
20%
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
10%
0
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
图6-15. TPS564242 在3.3VOUT 且使用1.5μH 电感器时的效率
图6-16. TPS564247 在3.3VOUT 且使用1.5μH 电感器时的效率
100%
96%
92%
88%
84%
80%
76%
72%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
68%
20%
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
64%
10%
60%
0.001
0
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
图6-17. TPS564242 在5VOUT 且使用1.8μH 电感器时的效率
图6-18. TPS564247 在5VOUT 且使用1.8μH 电感器时的效率
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7 详细说明
7.1 概述
TPS56424x 是一款 4A 集成式 FET 和 BST 引脚同步降压转换器，可在 3V 至 16V 输入电压 (VIN) 和 0.6V 至 7V
输出电压下运行。该器件还在内部 IC 中集成了 BST 引脚，并添加了一个 AGND 引脚。该器件采用 D-CAP3 拓
扑，无需外部补偿元件即可提供快速瞬态响应，并提供精确的反馈电压。专有 D-CAP3 模式可减少外部元件数
量，简化设计，并针对成本、尺寸和效率优化电源设计。该拓扑提供在较高负载条件下的CCM 运行模式与较轻负
载条件下的DCM 运行之间的无缝过渡。
Eco-mode 版本使TPS564242 能够在轻负载时保持高效率。FCCM 版本允许 TPS564247 保持固定的开关频率和
较低的输出电压纹波。TPS56424x 既能够适应低等效串联电阻 (ESR) 输出电容器（例如 POSCAP 或 SP-
CAP），也能够适应超低ESR 陶瓷电容器。
7.2 功能方框图
UV threshold
+
UV
+
OV
VIN
OV threshold
FB
+
LDO
VREF
VREGOK
2.8 V /
2.5 V
+
Internal
VCC
+
PWM
+
+
Control Logic
Internal
BST
SS
VIN
Internal
Compensa on
ꢀꢁOn/Off time
ꢀꢁMinimum On/Off
ꢀꢁLight load
Internal SS
ꢀꢁOCP/OVP/UVP/NOC/
SW
Internal VCC
XCON
TSD
ꢀꢁSoft-Start
Clock
GND
EN
+
EN Threshold
+
OCL
AGND
THOK
+
+
+
155°C /20°C
ZC
AGND
NOCL
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7.3 特性说明
7.3.1 PWM 运行和D-CAP3 控制
降压转换器的主控制环路是自适应导通时间脉宽调制 (PWM) 控制器，支持专有 DCAP3 模式控制。DCAP3 模式
控制将自适应导通时间控制与内部补偿电路相结合，在使用低 ESR 和陶瓷输出电容器时，实现伪固定频率和较少
的外部元件数配置。即使几乎没有输出纹波它也能保持稳定。TPS56424x 还包含一个误差放大器，可使输出电压
非常精确。
在每个周期的开始，高侧 MOSFET 将开启。内部一次性计时器到时后，此 MOSFET 将关闭。这个一次性计时器
持续时间是根据输出电压VOUT 按比例设置的，它与转换器输入电压VIN 成反比，以便在输入电压范围内保持伪固
定频率，因此称为自适应导通时间控制。当反馈电压降至参考电压之下时，一次性计时器将重置，高侧 MOSFET
将再次开启。在基准电压中添加了内部纹波生成电路来模拟输出纹波，从而支持使用 ESR 非常低的输出电容器，
例如多层陶瓷电容器(MLCC)。DCAP3 控制拓扑不需要外部电流检测网络或环路补偿。
7.3.2 Eco-Mode 控制
TPS56424x 利用高级 Eco-mode 进行设计，可在轻负载下保持高效率。当输出电流从重负载状态降低时，电感器
电流也会减小，最终纹波谷值达到零电平，这是连续导通模式与不连续导通模式的边界。检测到电感器电流为零
后，整流MOSFET 会关断。随着负载电流进一步降低，转换器会进入不连续导通模式。导通时间几乎与连续导通
模式时相同，并且由于负载电流相比基准电压的电平更低，输出电容器放电需要更长时间。这会使开关频率降
低，与负载电流成正比，从而使轻负载保持高效率。轻负载运行IOUT(LL) 电流的过渡点计算方法为方程式1。
(V - VOUT ) ì VOUT
1
IN
IOUT(LL)
=
ì
2 ì L ì fSW
V
IN
(1)
7.3.3 软启动和预偏置软启动
TPS56424x 具有内部固定软启动。EN 默认状态为低电平。EN 引脚变为高电平时，内部软启动功能开始逐步升高
PWM 比较器的参考电压。
如果输出电容器在启动时预偏置，器件将开始切换，只有在内部基准电压大于反馈电压 VFB 时才会开始逐步升
高。此方案可确保转换器顺畅上升至调节点。
7.3.4 过压保护
TPS56424x 具有过压保护特性。当输出电压变得高于 OVP 阈值时，OVP 将以24μs 的抗尖峰脉冲时间触发。高
侧MOSFET 驱动器和低侧MOSFET 驱动器均关断。过压条件消失后，器件恢复开关状态。
7.3.5 大负荷运行
TPS56424x 可通过平稳降低开关频率来支持高达 95% 的大负荷运行。当 VIN/VOUT < 1.6 且 VFB 低于内部 VREF
时，开关频率可平稳下降，使 TON 延长以实现大负荷运行并改善负载瞬态性能。请参阅图 6-18 中的频率测试波
形。最小开关频率限制为大约450kHz。
7.3.6 电流保护和欠压保护
使用逐周期谷值检测控制电路来实现输出过流限制 (OCL)。在关断状态期间会监测开关电流，方法是测量低侧
FET 漏源极电压。此电压与开关电流成正比。为了提升精确度，对电压感测进行了温度补偿。
在高侧FET 开关导通期间，开关电流以线性速率增加，此速率由以下各项决定：
• VIN
• VOUT
• 导通时间
• 输出电感值
在低侧 FET 开关的导通阶段，此电流以线性方式下降。开关电流的平均值是负载电流IOUT。如果受监测的谷值电
流高于 OCL 水平，转换器将维持低侧 FET 的导通状态，暂缓新设置脉冲的生成（即使电压反馈环路有这方面的
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需要），直到电流水平达到或低于OCL 水平。在后续的开关周期中，导通时间将设为固定值，电流也将以相同的
方式受到监测。
对于此类过流保护，有一些重要的注意事项。负载电流高于过流阈值的部分，为峰-峰值电感器纹波电流的一半。
另外，如果电流受限，输出电压往往会降低，因为要求的负载电流可能高于转换器可提供的电流，这可能导致输
出电压下降。当 FB 电压降至低于 UVP 阈值电压时，UVP 比较器检测到该电压，器件会在 UVP 延迟时间（通常
为256μs）后关断，并在断续等待时间（通常为13ms）后重新启动。
过流状况消除后，输出电压将恢复为调节值。
TPS564247 是 FCCM 模式器件。在此模式下，器件在轻负载时具有负电感器电流。该器件具有 NOC（负过流）
保护功能，以避免出现过大的负电流。NOC 保护功能可检测电感器电流的谷值。当电感器电流的谷值超过 NOC
阈值时，IC 关断低侧，然后导通高侧。NOC 条件消除后，器件恢复正常开关。
因为 TPS564247 是 FCCM 模式端口，所以，如果电感太小以至于器件触发 NOC，则会导致输出电压高于目标
值。最小电感按方程式2 确定。
(2)
7.3.7 欠压闭锁(UVLO) 保护
UVLO 保护功能监测的是内部稳压器电压。如果电压低于UVLO 阈值电压，器件会关断。这是非闩锁保护。
7.3.8 热关断
本器件会监测其自身的温度。如果温度超出阈值，器件会关断。这是非闩锁保护。
7.4 器件功能模式
7.4.1 Eco-Mode 运行
TPS564242 在Eco-Mode 下运行，可在轻负载运行时保持高效率。当输出电流从重负载状态降低时，电感器电流
也会减小，最终纹波谷达到零电平，这是连续导通模式与不连续导通模式的边界。检测到电感器电流为零后，整
流MOSFET 会关断。随着负载电流进一步降低，转换器会进入不连续导通模式。导通时间几乎与连续导通模式时
相同，并且由于负载电流相比基准电压的电平更低，输出电容器放电需要更长时间。这会使开关频率降低，与负
载电流成正比，从而使轻负载保持高效率。
7.4.2 FCCM 模式控制
TPS564247 在强制 CCM (FCCM) 模式下运行，这使转换器在轻负载条件下保持以连续电流模式运行，并允许电
感器电流变为负值。在 FCCM 模式期间，开关频率 (FSW) 在整个负载范围内维持在一个几乎恒定的水平，因此
适用于需要严格控制开关频率和输出电压纹波的应用，但其代价是轻负载条件下效率较低。
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8 应用和实现
备注
以下应用部分中的信息不属于 TI 元件规格，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户负责确定元件是否
适合其用途，以及验证和测试其设计实现以确认系统功能。
8.1 应用信息
此器件是典型的直流/直流降压转换器。它通常用于将较高的直流电压转换为较低的直流电压，最大可用输出电流
为4A。可根据以下设计步骤为TPS56424x 选择元件值。也可以用 WEBENCH® 软件完成全部设计。WEBENCH
软件采用一种迭代设计过程，生成设计时可访问综合元件数据库。本部分简要讨论了设计过程。
8.2 典型应用
图 8-1 中的应用原理图是为了满足表 8-1 中的要求而编制的。本电路作为评估模块 (EVM) 提供。以下各节介绍了
设计过程。
图8-1 显示了TPS56424x 12V 输入、1.05V 输出转换器原理图。
VIN = 3 V to 16 V
1
2
6
5
VOUT
VIN
VIN
SW
FB
EN
C1
10
C2
10
C3
0.1
R1 7.5 k
F
F
F
R2
10 k
1
C4
1
3
4
GND
AGND
Not Installed
VOUT = 1.05 V
L1
0.82
R3 20 k
R4 30 k
VIN
VOUT
H
C6
22
C5
22
F
F
图8-1. 原理图
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8.2.1 设计要求
表8-1 给出了该应用的设计参数。
表8-1. 设计参数
参数
示例值
3 至16V
1.05V
输入电压范围
输出电压
瞬态响应，2.5A 负载阶跃
输出纹波电压
ΔVout = ±5%
20mV
4A
输出电流额定值
运行频率
1200kHz
8.2.2 详细设计过程
8.2.2.1 使用WEBENCH® 工具创建定制设计方案
点击此处，使用TPS564242 器件并借助WEBENCH® Power Designer 创建定制设计方案。
点击此处，使用TPS564247 器件并借助WEBENCH® Power Designer 创建定制设计方案。
1. 首先键入输入电压（VIN）、输出电压（VOUT）和输出电流（IOUT）要求。
2. 使用优化器表盘优化该设计的关键参数，如效率、占用空间和成本。
3. 将生成的设计与德州仪器(TI) 其他可行的解决方案进行比较。
WEBENCH Power Designer 提供了定制原理图，并罗列了实时价格和元件供货情况的物料清单。
在多数情况下，可执行以下操作：
• 运行电气仿真，观察重要波形以及电路性能
• 运行热性能仿真，了解电路板热性能
• 将定制原理图和布局方案以常用CAD 格式导出
• 打印PDF 格式的设计报告并与同事共享
有关WEBENCH 工具的详细信息，请访问www.ti.com/WEBENCH。
8.2.2.2 输出电压电阻器选型
输出电压可通过输出节点和 FB 引脚间的电阻分压器进行设置。TI 建议采用容差为 1% 或更优的分压电阻器。首
先使用方程式3 计算VOUT。
为了提高极轻负载时的效率，请考虑使用具有更大阻值的电阻器，因为电阻过高更容易受到噪声的影响，并且 FB
输入电流产生的电压误差也将更明显。建议为R2 使用一个10kΩ的电阻器来开始设计。
(3)
8.2.2.3 输出滤波器选型
用作输出滤波器的LC 滤波器具有双极，如方程式 4 所示。在此公式中，COUT 应使用其降额后的有效值，而不是
其标称值。
1
fP
=
2p LOUT ì COUT
(4)
对于任何内部补偿的控制拓扑，它可以支持一系列输出滤波器。在低频率下，整体环路增益是由输出设定点电阻
分压器网络和器件的内部增益设定的。低频相位是 180°。在输出滤波器极点频率下，增益以每十倍频程 –40dB
的速率滚降，且相位下降具有180 度下降。内部纹波生成网络引入了高频零点，可将增益滚降从每十倍频–40dB
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降低至 –20dB，并导致 90 度相位提升。内部纹波注入高频零点大约为 100kHz。建议为输出滤波器选择的电感
器和电容器应使双极位于 30kHz 左右，以便由该高频零点提供的相位提升可提供足够的相位裕度来满足稳定性要
求。整个系统的交叉频率通常应低于开关频率(FSW) 的三分之一。
表8-2. 建议的元件值
最小L1
(μH)
典型L1
(μH)(1)
最大L1
(μH)
最小COUT
(μF)
典型COUT
(μF)(1)
最大COUT
(μF)
CFF (pF)
输出电压(V)
R1 (kΩ)
R2 (kΩ)
0.6
1.05
1.8
2.5
3.3
5
0
10.0
10.0
10.0
30.0
30.0
30.0
30.0
0.33
0.47
0.68
1
0.82
0.82
1.0
2.2
2.2
2.2
4.7
4.7
4.7
4.7
22
22
22
22
22
22
22
44
44
44
44
44
44
44
100
100
100
100
100
100
100
—
7.5
—
20.0
95.0
135.0
220.0
320.0
10–470
10–470
10–470
10–470
10–470
1.5
1.2
1.5
1.8
1.5
1.8
7
2.2
电感器峰峰值纹波电流、峰值电流和 RMS 电流使用 方程式 5、方程式 6 和 方程式 7 计算。额定电感器饱和电流
必须大于计算出的峰值电流，RMS 或额定加热电流必须大于计算出的RMS 电流。
V
- VOUT
VOUT
IN(MAX)
IlP-P
=
ì
V
LO ì fSW
IN(MAX)
(5)
(6)
IlP-P
IlPEAK = IO
+
2
1
2
2
ILO(RMS)
=
IO
+
IlP-P
12
(7)
对于此设计示例，计算出的峰值电流为 4.8A，计算出的 RMS 电流为 4.2A。使用的电感器为 WE744311100，饱
和电流为8A，额定电流为15A。
电容器值和 ESR 决定输出电压纹波量。TPS56424x 旨在与陶瓷或其他低 ESR 电容器配合使用。使用 方程式 8
确定输出电容器所需的额定RMS 电流。
VOUT ì V - VOUT
(
)
IN
ICO(RMS)
=
12 ì V ì LO ì fSW
IN
(8)
在此设计中，使用了 4 个 22µF MuRata GRM21BR61A226ME44L 输出电容器。每个电容器的典型 ESR 为
2mΩ。计算出的RMS 电流为0.47 A，每个输出电容器的额定电流为4A。
8.2.2.4 输入电容器选择
TPS56424x 需要一个输入去耦电容器，并且根据应用的要求需要一个大容量电容器。TI 建议去耦电容器使用超过
10µF 的陶瓷电容器。从引脚 3 到地的额外 0.1µF 电容器 (C3) 是可选的，可用于提供额外的高频滤波。额定电容
器电压必须大于最大输入电压。
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8.2.3 应用曲线
以下数据是在VIN = 12V、VOUT = 1.05V、TA = 25°C 条件下测试得出的，除非另有说明。
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
Vin = 3V
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
Vin = 3V
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
800
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
4
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Iout (A)
图8-2. TPS564242 频率与负载间的关系
图8-3. TPS564247 频率与负载间的关系
0.1%
0.05%
0
0.1%
0.05%
0
Vin = 3V
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
Vin = 3V
Vin = 6V
Vin = 12V
Vin = 16V
-0.05%
-0.1%
-0.15%
-0.2%
-0.05%
-0.1%
-0.15%
-0.2%
0
1
2
3
4
0
1
2
3
4
Iout (A)
Iout (A)
图8-4. TPS564242 负载调整率与负载间的关系
图8-5. TPS564247 负载调整率与负载间的关系
0.06%
0.06%
0.04%
0.02%
0
0.04%
0.02%
0
-0.02%
-0.04%
-0.06%
-0.08%
-0.02%
-0.04%
-0.06%
-0.08%
2
4
6
8
10
Vin (V)
12
14
16
2
4
6
8
10
Vin (V)
12
14
16
图8-6. TPS564242 线性调整率与VIN 间的关系（4A
负载）
图8-7. TPS564247 线性调整率与VIN 间的关系（4A
负载）
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Vout=20mV/div(AC coupled)
Vout=20mV/div(AC coupled)
SW=5V/div
SW=5V/div
40us/div
1us/div
图8-8. TPS564242 输出电压纹波（0.01A 负载）
图8-9. TPS564247 输出电压纹波（0.01A 负载）
Vin=5V/div
Vout=20mV/div(AC coupled)
SW=5V/div
EN=2V/div
Vout=500mV/div
1us/div
1ms/div
图8-10. 输出电压纹波（4A 负载）
图8-11. 通过EN 启动，IOUT = 4A
Vin=5V/div
EN=2V/div
EN=2V/div
Vin=5V/div
Vout=500mV/div
Vout=500mV/div
4ms/div
1ms/div
图8-13. 在VIN 上升时启动，IOUT = 4A
图8-12. 通过EN 关断，IOUT = 4A
Vout=50mV/div(AC coupled)
Vin=5V/div
EN=2V/div
Vout=500mV/div
Iout=5A/div
200us/div
4ms/div
图8-14. 在VIN 下降时启动，IOUT = 4A
图8-15. TPS564242 瞬态响应，0.4A 至3.6A，负载阶
跃为2.5A/μs
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Vout=50mV/div(AC coupled)
Vout=50mV/div(AC coupled)
Iout=5A/div
Iout=5A/div
200us/div
200us/div
图8-16. TPS564242 瞬态响应，0.1A 至4A，负载阶
跃为2.5A/μs
图8-17. TPS564247 瞬态响应，0.4A 至3.6A，负载阶
跃为2.5A/μs
Vout=500mV/div
Vout=50mV/div(AC coupled)
SW=10V/div
Iout=5A/div
Iout=10A/div
80us/div
200us/div
图8-18. TPS564247 瞬态响应，0.1A 至4A，负载阶
跃为2.5A/μs
图8-19. TPS564242 正常运行至输出硬短路
Vout=200mV/div
Vout=500mV/div
SW=10V/div
SW=10V/div
Iout=10A/div
Iout=10A/div
80us/div
4ms/div
图8-20. TPS564247 正常运行至输出硬短路
图8-21. 输出硬短路断续
9 电源相关建议
TPS56424x 设计为在 3V 至16V 的输入电源电压范围内运行。降压转换器要求输入电压高于输出电压，以确保正
常运行。
10 布局
10.1 布局指南
• 为降低布线阻抗，VIN 和GND 布线越宽越好。从散热的角度来看，宽阔的区域也是有利的。
• 输入电容器和输出电容器应放置在尽可能靠近器件的位置，以最大限度地减少布线阻抗。
• 为输入电容器和输出电容器提供足够的通孔。
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• 从物理角度而言，SW 布线应尽可能短且宽，从而最大限度地减小辐射发射。
• 不可使开关电流在器件下流过。
• 应将单独的VOUT 路径连接到上部反馈电阻器。
• 与反馈路径的GND 引脚建立开尔文连接。
• 电压反馈回路应放置在远离高压开关布线的位置，且最好具有接地屏蔽。
• 为避免噪声耦合， FB 节点的布线应尽可能小。
• 输出电容器和GND 引脚之间的GND 布线应尽可能宽，以最大限度地减小其布线阻抗。
10.2 布局示例
VIN
GND
CIN
RFBB
RFBT
VIN
SW
FB
EN
EN
Control
SW
GND
AGND
L
VOUT
GND
COUT
VIA (Connected to GND plane at bottom layer)
图10-1. 建议的布局
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11 器件和文档支持
11.1 器件支持
11.1.1 第三方产品免责声明
TI 发布的与第三方产品或服务有关的信息，不能构成与此类产品或服务或保修的适用性有关的认可，不能构成此
类产品或服务单独或与任何TI 产品或服务一起的表示或认可。
11.1.2 开发支持
11.1.2.1 使用WEBENCH® 工具创建定制设计方案
点击此处，使用TPS564242 器件并借助WEBENCH® Power Designer 创建定制设计方案。
点击此处，使用TPS564247 器件并借助WEBENCH® Power Designer 创建定制设计方案。
1. 首先键入输入电压（VIN）、输出电压（VOUT）和输出电流（IOUT）要求。
2. 使用优化器表盘优化该设计的关键参数，如效率、占用空间和成本。
3. 将生成的设计与德州仪器(TI) 其他可行的解决方案进行比较。
WEBENCH Power Designer 提供了定制原理图，并罗列了实时价格和元件供货情况的物料清单。
在多数情况下，可执行以下操作：
• 运行电气仿真，观察重要波形以及电路性能
• 运行热性能仿真，了解电路板热性能
• 将定制原理图和布局方案以常用CAD 格式导出
• 打印PDF 格式的设计报告并与同事共享
有关WEBENCH 工具的详细信息，请访问www.ti.com/WEBENCH。
11.2 接收文档更新通知
要接收文档更新通知，请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新 进行注册，即可每周接收产品信息更
改摘要。有关更改的详细信息，请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。
11.3 支持资源
TI E2E™ 支持论坛是工程师的重要参考资料，可直接从专家获得快速、经过验证的解答和设计帮助。搜索现有解
答或提出自己的问题可获得所需的快速设计帮助。
链接的内容由各个贡献者“按原样”提供。这些内容并不构成 TI 技术规范，并且不一定反映 TI 的观点；请参阅
TI 的《使用条款》。
11.4 商标
D-CAP3™ and TI E2E™ are trademarks of Texas Instruments.
WEBENCH® is a registered trademark of Texas Instruments.
所有商标均为其各自所有者的财产。
11.5 Electrostatic Discharge Caution
This integrated circuit can be damaged by ESD. Texas Instruments recommends that all integrated circuits be handled
with appropriate precautions. Failure to observe proper handling and installation procedures can cause damage.
ESD damage can range from subtle performance degradation to complete device failure. Precision integrated circuits may
be more susceptible to damage because very small parametric changes could cause the device not to meet its published
specifications.
11.6 术语表
TI 术语表
本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。
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Product Folder Links: TPS564242 TPS564247
TPS564242, TPS564247
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ZHCSOJ2 –APRIL 2022
12 机械、封装和可订购信息
下述页面包含机械、封装和订购信息。这些信息是指定器件可用的最新数据。数据如有变更，恕不另行通知，且
不会对此文档进行修订。有关此数据表的浏览器版本，请查阅左侧的导航栏。
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PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
24-Sep-2022
PACKAGING INFORMATION
Orderable Device
Status Package Type Package Pins Package
Eco Plan
Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
(1)
(2)
(3)
(4/5)
(6)
TPS564242DRLR
TPS564247DRLR
ACTIVE
ACTIVE
SOT-5X3
SOT-5X3
DRL
DRL
6
6
4000 RoHS & Green
4000 RoHS & Green
Call TI | SN
Level-1-260C-UNLIM
Level-1-260C-UNLIM
-40 to 125
-40 to 125
4242
4247
Samples
Samples
Call TI | SN
(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.
In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
24-Sep-2022
Addendum-Page 2
PACKAGE OUTLINE
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
S
C
A
L
E
8
.
0
0
0
PLASTIC SMALL OUTLINE
1.7
1.5
PIN 1
ID AREA
A
1
6
4X 0.5
1.7
1.5
2X 1
NOTE 3
4
3
1.3
1.1
0.3
6X
0.05
TYP
0.00
B
0.1
0.6 MAX
C
SEATING PLANE
0.05 C
0.18
0.08
6X
SYMM
SYMM
0.27
0.15
6X
0.1
0.05
C A B
0.4
0.2
6X
4223266/C 12/2021
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. This dimension does not include mold flash, protrusions, or gate burrs. Mold flash, protrusions, or gate burrs shall not
exceed 0.15 mm per side.
4. Reference JEDEC registration MO-293 Variation UAAD
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
6X (0.67)
SYMM
1
6
6X (0.3)
SYMM
4X (0.5)
4
3
(R0.05) TYP
(1.48)
LAND PATTERN EXAMPLE
SCALE:30X
0.05 MIN
AROUND
0.05 MAX
AROUND
SOLDER MASK
OPENING
METAL UNDER
SOLDER MASK
METAL
SOLDER MASK
OPENING
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
(PREFERRED)
SOLDERMASK DETAILS
4223266/C 12/2021
NOTES: (continued)
5. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
6. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
7. Land pattern design aligns to IPC-610, Bottom Termination Component (BTC) solder joint inspection criteria.
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EXAMPLE STENCIL DESIGN
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
6X (0.67)
SYMM
1
6
6X (0.3)
SYMM
4X (0.5)
4
3
(R0.05) TYP
(1.48)
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.1 mm THICK STENCIL
SCALE:30X
4223266/C 12/2021
NOTES: (continued)
8. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
9. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
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相关型号：
TPS564252DRLR
3-V to 17-V input voltage, 4-A ECO mode, synchronous buck converter | DRL | 6 | -40 to 125
TI
TPS564255DRLR
3-V to 17-V input voltage, 4-A OOA mode, synchronous buck converter with PG | DRL | 6 | -40 to 125
TI
TPS564257DRLR
3-V to 17-V input voltage, 4-A FCCM mode, synchronous buck converter | DRL | 6 | -40 to 125
TI
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