ZHCAFG4A April   2025  – November 2025 TPS548B23 , TPS548B28

 

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简介

现代数据中心 SoC 需要更高的功率和更好的热性能才能保持性能水平。然而，设计人员的主要偏好之一是尺寸更小的 BOM 解决方案。上一代 TPS548B28 系列采用的 3 × 4mm 封装是广泛应用的行业标准，但采用 3 × 3mm 封装的新一代 TPS548B23 在尺寸和性能上实现了双重提升，同时减少了所需外部元件的数量。本应用简报介绍了 TPS548B23 在不同方面的升级。表 1 展示了主要规格比较。表 2 展示了 TPS548B28 和 TPS548B23 系列器件。

表 1 TPS548B23 和 TPS548B28 规格比较
TPS548B23 TPS548B28
VIN4V 至 16V4V 至 16V
VOUT0.5 – 5.5V0.6 – 5.5V
IOUT20A20A
控制模式D-CAP4D-CAP3
FB 精度 (-40°C< TJ<125°C)±1.0%±1.0%
封装3mm × 3mm，19 引脚 QFN4mm × 3mm，21 引脚 QFN
引脚间距0.4mm0.4mm
可在不使用外部元件的情况下配置引脚搭接是否
结温-40°C 至 +125°C-40°C 至 +125°C
开关频率600KHz、800KHz、1MHz、1.2MHz600KHz、800KHz、1MHz
RDS(ON)8.4mΩ/3.3mΩ7.7mΩ/2.4mΩ
效率（12Vin、3.3Vout、800kHz、10A、内部 VCC）95%93%
外部 VCC 偏置支持3.1 – 5.3V3.13 – 3.6V
表 2 TPS548B28 和 TPS548B23 系列器件
器件封装IOUTVREF
TPS548B283mm × 4mm20A600mV
TPS54JB2020A900mV
TPS548A2815A600mV
TPS54JA2012A900mV
TPS548B233mm × 3mm20A500mV
TPS548A2312A500mV

效率和热性能

对于功率密集型服务器应用，保持降压转换器的高效率至关重要，因为效率可直接降低热耗散，进而提升整体性能和可靠性。图 1 展示了 TPS548B23 和 TPS548B28 在 12V 输入、3.3V 输出和 800kHz 条件下的效率比较。图 1 展示了与 TPS548B28 相比，TPS548B23 实现了整体效率升级。尽管 TPS548B28 功率 MOSFET 的导通电阻稍低，但由于封装寄生效应的减少、栅极驱动和死区时间的改进，TPS548B23 效率更高。

TPS548B23, TPS548B28 TPS548B23 与 TPS548B28 的效率比较图 1 TPS548B23 与 TPS548B28 的效率比较

热性能是电源系统设计的关键规范。不良的热性能会降低负载性能，甚至导致损坏，尤其是在大功率应用中。凭借更先进的工艺技术和更大的接地焊盘面积，TPS548B23 可实现比 TPS548B28 更优的热性能。图 2 和 图 3 展示了 12Vin、1Vout、800KHz、20A 条件下的热成像图，其中温度降低了 10.7℃。

TPS548B23, TPS548B28 TPS548B23EVM 在 12Vin、1Vout、800kHz、20A 时的热成像图图 2 TPS548B23EVM 在 12Vin、1Vout、800kHz、20A 时的热成像图
TPS548B23, TPS548B28 TPS548B28EVM 在 12Vin、1Vout、800kHz、20A 时的热成像图图 3 TPS548B28EVM 在 12Vin、1Vout、800kHz、20A 时的热成像图

封装

上一代 TPS548B28 采用 4mm × 3mm 21 引脚 QFN 封装，如 图 4 所示，曾被广泛用作行业标准。但随着电路板面积日益受限，电源设计对小型化的需求愈发迫切，尤其对于空间受限的数据中心应用。图 5 展示了 TPS548B23 采用较小的 3mm × 3mm 19 引脚 QFN 封装，具有蝶形引脚排列。蝶形引脚排列是一种对称引脚排列，可简化 PCB 布局，超低的成本实现超高的功率密度和出色的热性能，如 图 6 所示。

TPS548B23, TPS548B28 TPS548B28 封装底视图 - 非对称引脚排列图 4 TPS548B28 封装底视图 - 非对称引脚排列
图 5 TPS548B23 封装底视图 - 对称引脚排列
TPS548B23, TPS548B28 TPS548B23 的蝶形布局图 6 TPS548B23 的蝶形布局

D-CAP4 控制模式

D-CAP 系列控制模式是 TI 专有的恒定导通时间控制方法，旨在最大限度地提高器件的瞬态性能。TPS548B23 提供最新一代的 D-CAP4，可实现超快的瞬态响应。与上一代 D-CAP3 相比，D-CAP4 具有更快的瞬态响应，尤其是在高输出电压条件下，如 图 7 所示。与 D-CAP3 相比，在需要出色负载瞬态性能的高电流电源轨应用中，D-CAP4 需要的输出电容更少。

TPS548B23, TPS548B28 在 12Vin、5Vout、800kHz、5A 至 15A 至 5A、1A/us 转换率条件下的 D-CAP4 和 D-CAP3 的瞬态性能对比图 7 在 12Vin、5Vout、800kHz、5A 至 15A 至 5A、1A/us 转换率条件下的 D-CAP4 和 D-CAP3 的瞬态性能对比

引脚配置灵活性

与 TPS548B28 不同，TPS548B23 的配置引脚 (CFG1-5) 可在调整以下参数时使用更少的 BOM 组件：

  • 过流限值
  • 故障响应
  • 内部反馈
  • 外部反馈
  • 输出电压选择
  • 开关频率
  • 软启动时间

表 3 展示了 TPS548B23 和 TPS548B28 一些关键规格的配置方式。如需查看详细配置，请参阅 TPS548B23 4V 至 16V 输入、20A、遥感、D-CAP4 同步降压转换器数据表。

表 3 TPS548B23 和 TPS548B28 的关键规格配置差异
TPS548B23 TPS548B28
VOUT内部 Vfb 时通过 CFG3-5，外部 VFB 时通过电阻分压器通过电阻分压器
轻负载模式通过 CFG3-5 配置通过将 VCC、电阻器或 AGND 连接到 MODE 引脚
开关频率内部/外部 VFB 均通过 CFG1-2 配置通过将 VCC、电阻器或 AGND 连接到 MODE 引脚
软启动外部 VFB 时通过 CFG1-2 配置，内部 VFB 时固定通过在 SS/REFIN 引脚与 VSNS 引脚之间连接一个电容器
故障恢复模式（断续或闭锁）外部 VFB 时通过 CFG1-2 配置，在内部 VFB 时通过断续模式断续。在发生 OC 和 UV 故障时进入固定断续模式，在发生 OV 故障时进入闭锁模式
谷值 OCP内部/外部 VFB 均通过 CFG1-2 配置通过将电阻器连接到 TRIP 引脚

结语

TPS548B23 是 TI 最新一代 16V、20A DC-DC 降压转换器。由于效率和瞬态响应升级，TPS548B23 实现了更优的性能。高级引脚排列可实现更优化的布局，而配置引脚可减少 BOM 元件并简化设计流程。