TPS5450DDAR, TPS5450 IC nguồn kiều chân SOP-8

Giới thiệu về TPS5450

TPS5450 là bộ buck converter hiệu suất cao, tích hợp MOSFET công suất thấp, bộ khuếch đại lỗi chính xác, mạch UVLO, khởi động mềm và tính năng feed-forward để cải thiện đáp ứng quá độ. Hoạt động từ 5,5 V đến 36 V và cung cấp dòng tải đến 5 A chỉ với 8-pin SOIC PowerPAD™, giúp giảm linh kiện ngoài và tản nhiệt tốt.

1️⃣ Thông số kỹ thuật chính

2️⃣ Cấu tạo và chức năng các chân

3️⃣ Sơ đồ khối bên trong

Khối dao động (Oscillator Frequency)

• Bộ dao động nội tự do 500 kHz đặt tần số chuyển mạch cố định.

• Tần số cao giúp dùng cuộn cảm nhỏ hơn cho cùng mức gợn điện áp, giảm kích thước mạch.

---

Điện áp tham chiếu (Voltage Reference)

• Sử dụng mạch bandgap ổn nhiệt, được hiệu chỉnh trong sản xuất để tạo điện áp chuẩn chính xác 1,221 V.

• Đây là điện áp mục tiêu mà chân VSENSE phải đạt để giữ đầu ra ổn định.

---

Chân ENA & mạch khởi động mềm (Enable and Slow Start)

• Khi điện áp ENA vượt ngưỡng, IC bắt đầu hoạt động và khởi động mềm nội 8 ms tuyến tính từ 0 → 1,221 V để hạn chế dòng khởi động.

• ENA <0,5 V → thiết bị tắt, dòng chờ ~18 µA.

• Có nguồn kéo lên nội, có thể để hở hoặc điều khiển bằng ngõ ra open-drain/open-collector.

---

Bảo vệ dưới áp (Undervoltage Lockout – UVLO)

• Giữ IC ở trạng thái tắt cho tới khi VIN vượt ngưỡng UVLO khởi động (~5,5 V).

• Hysteresis khoảng 330 mV để tránh dao động khi nguồn chập chờn.

---

Tụ bootstrap (BOOT)

• Cần tụ gốm 0,01 µF giữa BOOT và PH để tạo điện áp điều khiển gate của MOSFET cao.

• Khuyến nghị loại X7R hoặc X5R để ổn định theo nhiệt độ.

---

Phản hồi và bù nội (VSENSE & Internal Compensation)

• Điện áp đầu ra được lấy qua mạch phân áp đưa về VSENSE, giữ bằng 1,221 V ở trạng thái ổn định.

• Bù nội kiểu Type-3 đã tích hợp, giúp thiết kế đơn giản và duy trì biên độ pha tốt, không cần mạng bù ngoài.

---

Điều khiển feed-forward

• Mạch feed-forward thay đổi biên độ sóng răng cưa tỉ lệ nghịch với VIN, giữ cho hệ số khuếch đại công suất gần như không đổi khi VIN thay đổi → cải thiện đáp ứng quá độ.

---

Điều chế PWM

• Điện áp lỗi (so sánh VSENSE với 1,221 V) được so với ramp từ bộ dao động.

• Kết quả so sánh quyết định độ rộng xung (duty cycle) điều khiển thời gian bật MOSFET cao.

• Đầu ra PWM dẫn trực tiếp cổng MOSFET để đóng/mở cuộn cảm.

---

Giới hạn quá dòng (Overcurrent Limiting)

• Dựa trên điện áp D-S của MOSFET cao để phát hiện dòng.

• Khi vượt ngưỡng, MOSFET tắt ngay chu kỳ đó (cycle-by-cycle current limiting), tránh hỏng thiết bị.

• Có thời gian “leading edge blanking” để bỏ qua nhiễu khi MOSFET vừa bật.

4️⃣ Ứng dụng điển hình

• Nguồn hạ áp cho vi điều khiển, FPGA, DSP, CPU phụ trợ.

• Nguồn điểm tải (Point-of-Load) cho hệ thống 12 V / 24 V.

• Thiết bị công nghiệp, thiết bị mạng, camera IP, router.

• Bộ sạc pin, nguồn phụ trong xe hơi hoặc hệ thống tự động.

---

5️⃣ Nguyên lý hoạt động

TPS5450 là bộ buck converter điều chế độ rộng xung (PWM):

1. MOSFET công suất tích hợp đóng/mở ở tần số 500 kHz, chuyển điện áp VIN xuống node PH.

2. Khi MOSFET bật, dòng chảy qua cuộn cảm và tải, năng lượng được tích trữ trong cuộn cảm.

3. Khi MOSFET tắt, năng lượng trong cuộn cảm tiếp tục duy trì dòng qua diode hồi tiếp (hoặc FET thấp bên trong), giữ điện áp đầu ra ổn định.

4. Mạch phản hồi (VSENSE) so sánh điện áp ra với điện áp chuẩn nội 1,221 V để điều chỉnh độ rộng xung, duy trì điện áp mong muốn.

5. Feed-forward và khởi động mềm giúp đáp ứng nhanh với biến động tải/nguồn và hạn chế dòng khởi động.

6. Các mạch bảo vệ quá dòng, quá áp và quá nhiệt sẽ ngắt hoặc giới hạn xung khi có sự cố.

Kích thước TPS5450

Xem thêm: Các sản phẩm IC chuyên dụng khác

Datasheet TPS5450