KOKA174A April 2025 – November 2025 TPS548B23 , TPS548B28
소개
지금의 데이터 센터 SoC는 성능 수준을 유지하기 위해 더 많은 전력과 더 나은 열이 필요합니다. 하지만 설계자는 주요 선호 사항 중 하나로 보다 작은 BOM 솔루션 크기를 기대합니다. 이전 세대인 TPS548B28 제품군에서 사용하는 3×4mm 패키지는 널리 채택된 업계 표준이지만, 3×3mm의 새로운 세대인 TPS548B23은 크기 및 성능이 향상되었고, 필요한 외부 부품 수도 적습니다. 이 애플리케이션 요약에서는 TPS548B23의 업그레이드에 대해 여러 측면으로 설명합니다. 표 1에서는 주요 사양 비교를 보여줍니다. 표 2에서는 TPS548B28 및 TPS548B23 제품군 장치를 보여줍니다.
| TPS548B23 | TPS548B28 | |
|---|---|---|
| VIN | 4~16 V | 4~16 V |
| VOUT | 0.5~5.5 V | 0.6~5.5 V |
| IOUT | 20A | 20A |
| 제어 모드 | D-CAP4 | D-CAP3 |
| FB 정확도(-40°C<TJ<125°C) | ±1.0% | ±1.0% |
| 패키지 | 3mm × 3mm 19핀 QFN | 4mm × 3mm 21핀 QFN |
| 핀 피치 | 0.4mm | 0.4mm |
| 외부 부품 없이 핀 스트랩 구성 가능 | 예 | 아니요 |
| 접합부 온도 | -40°C~+125°C | -40°C~+125°C |
| 스위칭 주파수 | 600KHz, 800KHz, 1MHz, 1.2MHz | 600KHz, 800KHz, 1MHz |
| RDS(ON) | 8.4mΩ/3.3mΩ | 7.7mΩ/2.4mΩ |
| 효율성(12Vin, 3.3Vout, 800KHz, 10A, 내부 VCC) | 95% | 93% |
| 외부 VCC 바이어스 지원 | 3.1~5.3 V | 3.13~3.6 V |
| 장치 | 패키지 | IOUT | VREF |
| TPS548B28 | 3mm × 4mm | 20A | 600mV |
| TPS54JB20 | 20A | 900mV | |
| TPS548A28 | 15A | 600mV | |
| TPS54JA20 | 12A | 900mV | |
| TPS548B23 | 3mm × 3mm | 20A | 500mV |
| TPS548A23 | 12A | 500mV |
효율성 및 열성능
전력 집약적인 서버 애플리케이션의 경우 효율이 높으면 방열이 감소하고 결과적으로 전체 성능과 안정성을 향상시키므로, 벅 컨버터에서 높은 효율을 유지하는 것이 매우 중요합니다. 그림 1은 12V 입력, 3.3V 출력 및 800KHz의 조건에서 TPS548B23과 TPS548B28의 효율성을 비교하여 보여줍니다. 그림 1은 TPS548B23이 TPS548B28에 비해 전반적인 효율성이 업그레이드되었음을 보여줍니다. TPS548B28의 전원 MOSFET 온 저항이 약간 낮지만, 효율성은 TPS548B23이 더 우수합니다. 패키지 파생 및 게이트 드라이브가 감소되고 데드 타임을 개선했기 때문입니다.
그림 1 TPS548B23 및 TPS548B28 효율성 비교열 성능은 전원 시스템 설계의 핵심 사양입니다. 열 성능이 떨어지면 부하 성능이 열화되어 특히 고전력 애플리케이션에서 손상을 초래할 수 있습니다. 더욱 발전된 프로세스 기술과 더 큰 접지 패드 영역을 갖춘 TPS548B23은 TPS548B28에비해 더 나은 열 성능을 달성합니다. 그림 2 및 그림 3은 12Vin, 1Vout, 800KHz, 20A의 조건에서의 열화상 이미지를 보여주며, 10.7℃ 강하가 확인됩니다.
그림 2 12Vin, 1Vout, 800KHz, 20A 조건에서 TPS548B23EVM 열화상 이미지
그림 3 12Vin, 1Vout, 800KHz, 20A 조건에서 TPS548B28EVM 열화상 이미지패키지
그림 4 에서 보여준 바와 같이 이전 세대인 TPS548B28은 4mm × 3mm 21핀 QFN 패키지로 설계되었으며 이전에는 이것이 업계 표준으로 널리 채택되었습니다. 하지만 보드 공간이 점점 더 제한되면서, 특히 공간이 제약된 데이터 센터 애플리케이션에서 전력 설계 소형화가 요구됩니다. 그림 5은 TPS548B23이 버터플라이 스타일 핀 아웃을 지원하는 더 작은 3mm × 3mm 19핀 QFN 패키지로 설계된 것을 보여줍니다. 버터플라이 스타일 핀 아웃은 대칭 핀 아웃으로, 그림 6 에서 볼 수 있듯이 최저 비용으로 최고의 전력 밀도와 최상의 열 성능을 갖출 수 있도록 PCB 레이아웃을 간소화합니다.
그림 4 TPS548B28 패키지의 바닥면 - 비대칭 핀 아웃
그림 6 TPS548B23의 버터플라이 스타일 레이아웃D-CAP4 제어 모드
D-CAP 시리즈 제어 모드는 TI의 독점 COT(constant-on-time) 제어 방식으로 장치 과도 성능을 극대화하도록 설계되었습니다. TPS548B23은 최신 세대 D-CAP4를 제공하여 초고속 과도 응답을 구현합니다. 이전 세대인 D-CAP3과 비교할 때, D-CAP4는 그림 7 에서와 같이 특히 높은 출력 전압 조건에서 더 빠른 과도 응답을 제공합니다. D-CAP4는 D-CAP3에 비해 출력 커패시턴스를 더 적게 사용하면서도, 탁월한 부하 과도 성능을 요구하는 고전류 전력 레일 애플리케이션에 적합합니다.
그림 7 12Vin, 5Vout, 800KHz, 5A~15A~5A, 회전율 1A/us 조건에서의 D-CAP4와 D-CAP3의 과도 성능 비교핀스트랩 구성 가능
TPS548B28과 달리 TPS548B23 구성 핀(CFG1~5)은 다음 항목을 조정할 때 필요한 BOM 부품을 줄일 수 있습니다:
- 과전류 제한
- 오류 반응
- 내부 피드백
- 외부 피드백
- 출력 전압 선택
- 스위칭 주파수
- 소프트 스타트 시간
표 3은 TPS548B23과 TPS548B28의 주요 사양 중 몇 가지를 구성하는 방법을 보여줍니다. 자세한 구성은 TPS548B23 4V~16V 입력, 20A, 원격 감지, D-CAP4, 동기 벅 컨버터 데이터 시트를 참조하십시오.
| TPS548B23 | TPS548B28 | |
|---|---|---|
| VOUT | 내부 Vfb 사용 시 CFG3~5, 외부 VFB 사용 시 저항 분할기 | 저항 분할기 |
| 경부하 모드 | CFG3~5 사용 | MODE 핀에 VCC, 저항 또는 AGND 연결 |
| 스위칭 주파수 | 내부 및 외부 VFB 사용 시 모두 CFG1~2 | MODE 핀에 VCC, 저항 또는 AGND 연결 |
| 소프트 스타트 | 외부 VFB 사용 시 CFG1~2, 내부 VFB 사용 시 고정 | SS/REFIN 핀과 VSNS 핀 간 커패시터 연결 |
| 오류 복구 모드(히컵 또는 래치 오프) | 외부 VFB 사용 시 CFG1~2로 설정, 내부 VFB 사용 시 히컵. | 고정, OC 및 UV 오류 시 히컵, OV 오류 시 래치 오프 |
| 밸리 OCP | 내부 및 외부 VFB 사용 시 모두 CFG1~2 | TRIP 핀에 저항 연결 |
결론
TPS548B23은 TI의 최신 세대 16V, 20A DC/DC 벅 컨버터입니다. TPS548B23은 효율성과 과도 응답 업그레이드로 인해 더 나은 성능을 제공할 수 있습니다. 개선된 핀 아웃으로 인해 레이아웃이 더욱 최적화되고 구성 핀에 BOM 부품이 줄어들며 설계가 더 쉬워집니다.