TPS40120：VRM 10.x 兼容的可編程反饋分壓器
TPS40120：VRM 10.x 兼容的可編程反饋分壓器
在電子工程師的日常工作中，電源設(shè)計(jì)是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天我們要探討的是德州儀器（Texas Instruments）推出的一款6位數(shù)字可編程反饋分壓器——TPS40120，它在電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）和多相處理器電源供應(yīng)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
文件下載：TPS40120PW.pdf
一、產(chǎn)品概述
TPS40120是一款專為與TPS40090多相控制器或其他具有0.7V內(nèi)部參考電壓的控制器配合使用而設(shè)計(jì)的6位數(shù)字可編程反饋分壓器，旨在支持符合VRM 10.x標(biāo)準(zhǔn)的電源供應(yīng)。它能夠支持使用5位（如奔騰4或至強(qiáng)處理器）或6位VID代碼、步長(zhǎng)為12.5mV的英特爾處理器的離散DC/DC轉(zhuǎn)換器。
二、產(chǎn)品特性
封裝形式
采用14引腳的TSSOP封裝，這種封裝形式在保證性能的同時(shí)，也方便了電路板的布局和焊接。
應(yīng)用領(lǐng)域
主要應(yīng)用于電壓調(diào)節(jié)模塊VRM/EVRD 10.x以及多相處理器電源供應(yīng)，能夠?yàn)樘幚砥魈峁┓€(wěn)定可靠的電源。
三、電氣特性
絕對(duì)最大額定值
| 參數(shù) | 條件 | TPS40120 | 單位 |
|---|---|---|---|
| VIN（輸入電壓范圍） | VID0 - VID5、VOUT | -0.3 to 5.5 | V |
| VOUT（輸出電壓范圍） | FB、NCPU2 | -0.3 to 5.5 | V |
| VCC、NCPU1 | -0.3 to 7.0 | V | |
| TA（工作環(huán)境溫度范圍） | -40 to 85 | °C | |
| Tstg（存儲(chǔ)溫度） | -55 to 150 | °C |
推薦工作條件
| 參數(shù) | 最小值 | 標(biāo)稱值 | 最大值 | 單位 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 電源電壓VCC | 4.3 | 5.0 | 5.5 | V | |
| I/O電壓范圍 | VID0 - VID5、VOUT | -0.1 | - | 5.5 | V |
| 工作環(huán)境溫度TA | -40 | - | 85 | °C |
電氣參數(shù)
| 參數(shù) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| VCC（電源電壓） | 5.0 | - | - | V | |
| IVCC（電源電流） | 所有VID輸入為低 | - | - | 1 | mA |
| RFB（FB和OUT之間的電阻） | 7.5 | 10 | 14.5 | kΩ | |
| 分壓器精度 | - | -0.5% | - | 0.5% | - |
| VID THD（VID輸入邏輯高） | 0.85 | - | - | V | |
| VID THD（VID輸入邏輯低） | - | - | 0.3 | V | |
| IBIAS（BIAS輸入泄漏電流） | VBIAS = 0.7V | - | - | 100 | μA |
| 邏輯低電壓 | IPULLUP = 1 mA | - | - | 0.8 | V |
| 邏輯高泄漏電流 | - | - | 1 | μA | |
| 無CPU輸出電壓 | IL(SNK) = 0.5 mA, IL(SRC) = 0.5 mA | VVSS + 0.5 | - | VCC - 0.5 | V |
四、引腳功能
| 引腳名稱 | 引腳編號(hào) | I/O類型 | 描述 |
|---|---|---|---|
| BIAS | 10 | I | 為分壓器提供控制器的參考電壓，以提高容差 |
| FB | 9 | O | 反饋分壓器的中點(diǎn)，連接到控制器誤差放大器的反相輸入端 |
| GND | 7 | - | 信號(hào)接地引腳 |
| NCPU1 | 12 | O | 表示無CPU狀態(tài)（VID = x11111），開漏輸出 |
| NCPU2 | 13 | O | 表示無CPU狀態(tài)（VID = x11111），TTL邏輯輸出 |
| VCC | 14 | I | 設(shè)備電源 |
| VID0 - VID5 | 2 - 6、1 | I | 電壓識(shí)別輸入，根據(jù)施加到這些引腳的VRM 10.x代碼設(shè)置VREF電壓 |
| VOUT | 8 | I | 連接到VR模塊的輸出或TPS40090控制器的差分放大器輸出 |
五、工作原理
基本工作模式
TPS40120作為一個(gè)電阻分壓器工作，其上電阻值恒定，下電阻值可變且由代碼決定。通過對(duì)VID代碼的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)不同的輸出電壓。
動(dòng)態(tài)VID功能
現(xiàn)代處理器通常會(huì)根據(jù)工作負(fù)載和時(shí)鐘頻率調(diào)整其核心電壓，通過向電源發(fā)送電壓識(shí)別（VID）代碼來實(shí)現(xiàn)。TPS40120的VID輸入具有內(nèi)部抗偏斜電路，濾波時(shí)間約為500ns，能夠確保從一個(gè)VID代碼到另一個(gè)VID代碼的安全過渡，避免電源產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出電壓。在核心電壓的上升和下降過渡過程中，以12.5mV / 5μs的變化率，可以實(shí)現(xiàn)平滑的電壓調(diào)節(jié)。
VID代碼真值表
| 處理器引腳（0 = 低，1 = 高） | VREF（V） |
|---|---|
| VID4 - VID0、VID5 | 具體電壓值（見文檔詳細(xì)表格） |
六、應(yīng)用信息
典型應(yīng)用電路
TPS40120與TPS40090組合的典型應(yīng)用電路通常將TPS40120的電源連接到TPS40090多相控制器的BP5引腳，這樣可以簡(jiǎn)化其啟用/禁用控制?？删幊谭謮浩鞯纳想娮瑁ㄒ_8）連接到差分放大器DIFFO的輸出，分壓器的中心抽頭（引腳9）連接到多相控制器的FB引腳和誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)。此外，TPS40120有兩個(gè)邏輯NCPUx輸出，可用于在無CPU代碼被斷言時(shí)控制多相電源的輸出和柵極驅(qū)動(dòng)器。NCPU1輸出為開漏輸出，可用于放電軟啟動(dòng)電容并降低輸出電壓；推挽式NCPU2輸出可用于控制柵極驅(qū)動(dòng)器，在關(guān)閉狀態(tài)下提供電源輸出的高阻抗。
四相105 - A CPU VRM10.x兼容電源應(yīng)用電路
詳細(xì)的應(yīng)用電路可參考文檔中的圖3。若需要了解TPS40090多相控制器的詳細(xì)信息和設(shè)計(jì)示例，可查閱TPS4009x數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLUS578）和用戶指南（SLUU026）。
七、封裝信息
封裝選項(xiàng)
| 可訂購(gòu)設(shè)備 | 狀態(tài) | 封裝類型 | 封裝圖紙 | 引腳數(shù) | 封裝數(shù)量 | 環(huán)保計(jì)劃 | 引腳鍍層/球材料 | MSL峰值溫度 | 工作溫度（°C） | 器件標(biāo)記 | 樣品 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TPS40120PW | ACTIVE | TSSOP | PW | 14 | 90 | RoHS & Green | NIPDAU | Level - 1 - 260C - UNLIM | -40 to 85 | 40120 | Samples |
| TPS40120PWR | ACTIVE | TSSOP | PW | 14 | 2000 | RoHS & Green | NIPDAU | Level - 1 - 260C - UNLIM | -40 to 85 | 40120 | Samples |
包裝材料信息
包括卷帶尺寸、管裝尺寸等詳細(xì)信息，具體可參考文檔中的相關(guān)表格。
八、注意事項(xiàng)
ESD保護(hù)
這些設(shè)備的內(nèi)置ESD保護(hù)有限，在存儲(chǔ)或處理過程中，應(yīng)將引腳短路在一起或?qū)⒃O(shè)備放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止MOSFET柵極受到靜電損壞。
重要聲明
德州儀器提供的技術(shù)和可靠性數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)資源等均“按原樣”提供，不承擔(dān)任何明示或暗示的保證責(zé)任。用戶在使用這些資源時(shí)，應(yīng)自行負(fù)責(zé)選擇合適的TI產(chǎn)品、設(shè)計(jì)和測(cè)試應(yīng)用，并確保應(yīng)用符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。
總之，TPS40120是一款功能強(qiáng)大、性能可靠的可編程反饋分壓器，在VRM 10.x兼容的電源設(shè)計(jì)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。電子工程師們?cè)谶M(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，可以充分利用其特性，為處理器提供穩(wěn)定、高效的電源供應(yīng)。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似產(chǎn)品的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。
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