TPS54561-Q1芯片介绍
1、芯片简介
TPS54561-Q1 是TI 汽车级（AEC-Q100）宽压降压 DC-DC（Buck），内置高侧 NMOS，输入 4.5~60V，最大输出 5A，可抗 ISO7637 负载突降（短时 65V），非常适合车载 12V/24V 系统，给 MCU、TBOX、座舱模块供电.。
- 控制架构：峰值电流模式 PWM，补偿简单，瞬态响应好
- 轻载：Eco-mode 脉冲跳跃，轻载效率高；静态电流 152μA，关断仅 2μA
- 保护：逐周期限流、频率折返、热关断、欠压锁定 UVLO、输出过压保护
- 附加功能：软启动、电源正常 PWRGD 开漏信号、开关频率可调 / 外部时钟同步
核心用途：把车载高压（12V/24V）降到 5V、3.3V 等低压，最大持续 5A。
2、引脚定义（10pin WSON 4×4mm，含底部散热焊盘）
底部 Exposed Pad 必须接 GND + 多过孔散热
| 引脚 | 名称 | 类型 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | BOOT | 电源 | 自举引脚；BOOT ↔ SW 之间接0.1μF 陶瓷电容，给内部高侧 MOS 管提供栅极驱动电压 |
| 2 | VDD | 电源 | 芯片主电源输入，4.5~60V，就近放输入陶瓷电容到 GND |
| 3 | EN | 使能输入 | 芯片使能。EN>1.2V 开启；EN<1.2V 关断。可悬空（内部上拉，默认开启）；也可以用电阻分压自定义 UVLO 阈值 |
| 4 | SS/TR | 输入 | 软启动 / 跟踪引脚；对地接电容，电容越大，输出上电斜率越慢，抑制上电浪涌；也可以多电源做电压跟踪 |
| 5 | RT/CLK | 输入 | 频率配置：对地接电阻设置开关频率（100kHz~2.5MHz）；也可输入外部时钟做同步，抑制 EMI |
| 6 | FB | 反馈输入 | 误差放大器反相输入端。输出分压电阻接到 FB，内部参考电压0.8V，用来设定输出电压 |
| 7 | COMP | 补偿 | 环路补偿引脚；接 RC 网络到 GND，补偿电流模式环路稳定性 |
| 8 | GND | 地 | 信号地；底部散热焊盘必须与此 GND 相连，多过孔 |
| 9 | SW | 开关节点 | 内部 MOS 开关输出；接续流二极管阳极 + 输出电感，是高频开关节点，布线面积要小，减少 EMI |
| 10 | PWRGD | 开漏输出 | Power Good。输出电压在标称 93%~106% 区间时，内部开漏释放（高阻，需要上拉电阻）；欠压 / 过温 / EN 关闭时拉低，用来做电源时序，给后级芯片复位 / 使能 |
3、如何使用（典型 Buck 电路设计步骤）
3.1. 输出电压公式（FB=0.8V 基准）
- R_HS：输出电压到 FB 的上分压电阻
- R_LS：FB 到 GND 下分压电阻
例：要输出 5V ，可选R_HS=1kΩ，R_HS=5.25kΩ，电阻选 1% 精度。
3.2. 外围器件清单（标准 Buck）
- VDD 输入电容：1μF X7R 陶瓷，就近 VDD-GND；高压侧可再加电解 / 大容量电容。
- BOOT 电容：0.1μF，BOOT ↔ SW，必须陶瓷。
- 续流二极管：SW 到 GND，肖特基，耐压大于最大输入电压，快恢复。
- 输出电感 L：根据频率、纹波电流选型，一般纹波电流取输出电流 30% 左右。TI WEBENCH 可以直接算。
- 输出电容：陶瓷 + 电解混合，降低纹波。
- RT 电阻：RT/CLK 对地电阻，设定开关频率；电阻越小频率越高。
- SS 电容：SS/TR 对地电容，设置软启动时间；电容越大启动越慢。
- COMP 补偿网络：COMP 到 GND 串联 RC（零极点补偿），电流模式补偿网络简单。
- PWRGD 上拉电阻：PWRGD 开漏，需要上拉到某一路电源（如 3.3V）。
3.3. 设计要点（车载硬件重点）
- EN 引脚用法
- 悬空：芯片直接上电就工作；
- 电阻分压：可以自定义输入欠压点，比如 24V 电池，低于 18V 关断芯片。
- PCB 布线规则（非常关键，影响 EMI 和稳定性）
- SW 节点面积尽量小，铺铜不能大，减少辐射干扰；
- VDD、BOOT 电容紧贴引脚，走线极短；
- 功率地（SW、二极管、电感地）和信号地单点连接；
- 底部散热焊盘多打地孔，散热；车载 5A 满载发热不小。
- 保护机制
- 逐周期限流：电感电流超过阈值，立刻关闭高侧 MOS，防止短路烧芯片；
- 热关断：芯片结温超过阈值，停机降温；
- PWRGD 信号：上电等电源稳定后再给后级 MCU 供电，防止 MCU 上电异常。
4、简单使用流程总结
- 确定需求：车载输入范围、目标 Vout、最大负载电流；
- 分压电阻计算输出电压；
- RT 电阻选定开关频率；
- 选电感、输入输出电容、肖特基二极管；
- COMP 补偿网络设计；
- 软启动电容配置；
- PCB 严格按功率电源布局，SW 缩小面积；
- 上电测试：先轻载测 PWRGD、输出电压、SW 波形，再满载、高低温测试。
5、注意点
- TPS54561-Q1 是降压 Buck 芯片，输出直流平均电压一定 ≤ 输入电压（忽略二极管压降）。例如：输入 VDD=6V 时，SW 和输出不可能超过输入 6V，绝对出不来 12V。
- PWRGD 是芯片开漏输出状态引脚，用来表征输出电源是否稳定在正常范围。
5.1. 电压是不是由 SW 输出？
是的，SW 引脚是功率开关输出节点，但 SW 本身不是直流稳压电压，占空比决定平均电压。输出电压≤VDD
- TPS54561-Q1 内部高侧 MOS 在 VDD（24V）和 SW 之间高速通断；SW 引脚输出高频方波：
- 这个高频方波送到电感 L3 + 续流二极管 D5组成 LC 滤波，把方波滤成平稳直流，才得到最终输出。
5.2. PWRGD 作用（Power Good，电源好信号）
PWRGD 是芯片开漏输出状态引脚，用来表征输出电源是否稳定在正常范围。
芯片内部判断阈值
当 FB 采样电压落在93% ~ 106% 的目标值（0.8V），也就是输出电压在标称 12V 的 93%~106%（约 11.16V ~ 12.72V）区间内：
✅ PWRGD 内部 MOS 断开 → 开漏高阻，原理图 R2 (100k) 上拉到 12V，12V_PWRGD为高电平，代表电源正常。
当出现下面任意情况：
- 输出电压低于 93% 或者高于 106%
- EN 关闭芯片、芯片热关断、输入欠压 UVLO
❌ PWRGD 内部 MOS 导通拉到 GND →12V_PWRGD变低，代表电源异常。
