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TPS7A4001-EP

器件型号:TPS7A4001-EP
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厂商名称:TI [Texas Instruments]
厂商官网:http://www.ti.com/
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TPS7A4001-EP相关参考设计

Reference Designs for: Part TPS7A4001-EP

TPS7A4001-EP器件文档内容

                   Product                     Sample &         Technical  Tools &      Support &
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                                                                                                                                                                             SBVS226 AUGUST 2015

     TPS7A4001-EP 100-V Input Voltage, 50-mA, Very High Voltage Linear Regulator

1 Features                                                            2 Applications

1 Very High Maximum Input Voltage: 100 V                              Microprocessors, Microcontrollers Powered by
Wide Input Voltage Range: 7 to 100 V                                    Industrial Busses With High Voltage Transients
Accuracy:
                                                                      Industrial Automation
    Nominal: 1%                                                      Telecom Infrastructure
    Over Line, Load, and Temperature: 2.7%                           Automotive
Low Quiescent Current: 25 A                                        Power over Ethernet (PoE)
Quiescent Current at Shutdown: 4.1 A                               LED Lighting
Maximum Output Current: 50 mA                                        Bias Power Supplies
CMOS Logic-Level-Compatible Enable Pin
Adjustable Output Voltage from about 1.175 to                       3 Description
    90 V
Stable With Ceramic Capacitors:                                     The TPS7A4001-EP device is a very high voltage-
    Input Capacitance: 1 F                                         tolerant linear regulator that offers the benefits of a
    Output Capacitance: 4.7 F                                      thermally-enhanced package (HVSSOP) and is able
Dropout Voltage: 290 mV                                             to withstand continuous DC or transient input
Built-In Current Limit and Thermal Shutdown                         voltages of up to 100 V.
    Protection
Package: High Thermal Performance HVSSOP                            The TPS7A4001-EP device is stable with any output
    PowerPADTM                                                        capacitance greater than 4.7 F and any input
Supports Defense, Aerospace, and Medical                            capacitance greater than 1 F (over temperature and
    Applications                                                      tolerance). Therefore, implementations of this device
    Controlled Baseline                                             require minimal board space because of its
    One Assembly and Test Site                                      miniaturized packaging (HVSSOP) and a potentially
    One Fabrication Site                                            small output capacitor. In addition, the TPS7A4001-
    Available in Military (55C to 125C)                          EP device offers an enable pin (EN) compatible with
                                                                      standard CMOS logic to enable a low-current
         Temperature Range                                            shutdown mode.
    Extended Product Life Cycle
    Extended Product-Change Notification                            The TPS7A4001-EP device has an internal thermal
    Product Traceability                                            shutdown and current limiting to protect the system
                                                                      during fault conditions. The TPS7A4001-EP device
             Typical Application Schematic                            has an operating temperature range of TJ = 55C to
                                                                      125C.
     100 V
             VIN                                                      In addition, the TPS7A4001-EP device is ideal for
                                                                      generating a low-voltage supply from intermediate
VIN       IN       OUT                                          VOUT  voltage rails in telecom and industrial applications;
                                                                      not only can it supply a well-regulated voltage rail, but
     CIN                                 CBYP  R1                     it can also withstand and maintain regulation during
                       TPS7A4001-EP                                   very high and fast voltage transients. These features
                                                                      translate to simpler and more cost-effective electrical
                                                                      surge-protection circuitry for a wide range of
                                                                      applications, including PoE, bias supply, and LED
                                                                      lighting.

     VEN  EN  GND                    FB                   COUT                          Device Information(1)
                                               R2
                                                                           PART NUMBER  PACKAGE     BODY SIZE (NOM)

                                                                      TPS7A4001-EP      HVSSOP (8)  3.00 mm 5.00 mm

                                                                      (1) For all available packages, see the orderable addendum at
                                                                           the end of the data sheet.

1

         An IMPORTANT NOTICE at the end of this data sheet addresses availability, warranty, changes, use in safety-critical applications,
         intellectual property matters and other important disclaimers. PRODUCTION DATA.
TPS7A4001-EP                                                                                                    www.ti.com

SBVS226 AUGUST 2015

                                    Table of Contents

   1 Features .................................................................. 1                   7.4 Device Functional Modes.......................................... 9
   2 Applications ........................................................... 1               8 Application and Implementation ........................ 10
   3 Description ............................................................. 1
   4 Revision History..................................................... 2                         8.1 Application Information............................................ 10
   5 Pin Configuration and Functions ......................... 3                                     8.2 Typical Application ................................................. 11
   6 Specifications......................................................... 4                9 Power Supply Recommendations...................... 12
                                                                                              10 Layout................................................................... 13
          6.1 Absolute Maximum Ratings ..................................... 4                       10.1 Layout Guidelines ................................................. 13
          6.2 ESD Ratings.............................................................. 4            10.2 Layout Example .................................................... 13
          6.3 Recommended Operating Conditions....................... 4                              10.3 Thermal Considerations ........................................ 13
          6.4 Thermal Information .................................................. 4               10.4 Power Dissipation ................................................. 14
          6.5 Electrical Characteristics........................................... 5         11 Device and Documentation Support ................. 15
          6.6 Typical Characteristics .............................................. 6               11.1 Community Resources.......................................... 15
   7 Detailed Description .............................................. 8                           11.2 Trademarks ........................................................... 15
          7.1 Overview ................................................................... 8         11.3 Electrostatic Discharge Caution ............................ 15
          7.2 Functional Block Diagram ......................................... 8                   11.4 Glossary ................................................................ 15
          7.3 Feature Description................................................... 8        12 Mechanical, Packaging, and Orderable
                                                                                                   Information ........................................................... 15

4 Revision History                  REVISION                                                      NOTES
                                          *                                                   Initial release.
                           DATE
                       August 2015

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5 Pin Configuration and Functions                                                                          SBVS226 AUGUST 2015

                                                       DGN Package
                                                       8-Pin HVSSOP

                                                          Top View

                                                  OUT  1        8     IN

                                                  FB   2        7     NC

                                                  NC   3        6     NC

                                                  GND  4        5     EN

                                                       Pin Functions

     PIN       I/O                                                   DESCRIPTION

    NAME  NO.

OUT       1    O Regulator output. A capacitor >4.7 F must be tied from this pin to ground to assure stability.
               O This pin is the input to the control-loop error amplifier. It is used to set the output voltage of the device.
FB        2

          3

NC        6    -- Not internally connected. This pin must either be left open or tied to GND.

          7

GND       4    -- Ground

                    This pin turns the regulator on or off.

EN        5    I    If VEN  VEN_HI the regulator is enabled.
                    If VEN  VEN_LO, the regulator is disabled.

                    If not used, the EN pin can be connected to IN. Make sure that VEN  VIN at all times.

IN        8    I Input supply

PowerPAD --            Solder to printed-circuit-board (PCB) to enhance thermal performance.
               -- NOTE: The PowerPAD is internally connected to GND.

                       Although it can be left floating, TI highly recommends connecting the PowerPAD to the GND plane.

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SBVS226 AUGUST 2015

6 Specifications

6.1 Absolute Maximum Ratings

over operating junction temperature range (unless otherwise noted)(1)

                                                                               MIN                    MAX                 UNIT
                                                                                                                            V
                       IN pin to GND pin                                       0.3                   102                  C
                       OUT pin to GND pin
                       OUT pin to IN pin                                       0.3                   102
                       FB pin to GND pin
                       FB pin to IN pin                                        102                   0.3
                       EN pin to IN pin
Voltage                EN pin to GND pin                                       0.3                             2
                       Peak output
Current                Operating virtual junction, TJ                          102                   0.3
Temperature            Storage, Tstg
                                                                               102                   0.3

                                                                               0.3                   102

                                                                               Internally limited

                                                                               55                    150

                                                                               65                    150

(1) Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. These are stress ratings
      only, which do not imply functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under Recommended
      Operating Conditions. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability.

6.2 ESD Ratings                  Human-body model (HBM), per ANSI/ESDA/JEDEC JS-001(1)                VALUE               UNIT
                                 Charged-device model (CDM), per JEDEC specification JESD22-          2500                 V
V(ESD) Electrostatic discharge  C101 (2)
                                                                                                       500

(1) JEDEC document JEP155 states that 500-V HBM allows safe manufacturing with a standard ESD control process.
(2) JEDEC document JEP157 states that 250-V CDM allows safe manufacturing with a standard ESD control process.

6.3 Recommended Operating Conditions                                     MIN                  NOM                  MAX    UNIT
                                                                            7                                       100     V
over operating junction temperature range (unless otherwise noted)                                                    90    V
                                                                       1.161                                        100     V
VIN                                                                        0                                         50   mA
VOUT                                                                       0
VEN
IOUT

6.4 Thermal Information

                                 THERMAL METRIC(1)                             TPS7A4001-EP                               UNIT
                                                                               DGN (HVVSOP)

                                                                                              8 PINS

RJA          Junction-to-ambient thermal resistance                                           66.7                        C/W
RJC(top)     Junction-to-case (top) thermal resistance
RJB          Junction-to-board thermal resistance                                             54.1                        C/W
JT           Junction-to-top characterization parameter
JB           Junction-to-board characterization parameter                                     38.1                        C/W
RJC(bot)     Junction-to-case (bottom) thermal resistance
                                                                                              2                           C/W

                                                                                              37.8                        C/W

                                                                                              15.5                        C/W

(1) For more information about traditional and new thermal metrics, see the Semiconductor and IC Package Thermal Metrics application
      report, SPRA953.

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6.5 Electrical Characteristics

At TJ = 55C to 125C, VIN = VOUT(NOM) + 2 V or VIN = 7 V (whichever is greater), VEN = VIN, IOUT = 100 A, CIN = 1 F, COUT = 4.7 F, and
FB tied to OUT, unless otherwise noted.

            PARAMETER                             TEST CONDITIONS                                 MIN     TYP MAX UNIT

VIN         Input voltage                         TJ = 25C, VFB = VREF, VIN = 9 V, IOUT = 25 mA       7  1.173    100      V
VREF        Internal reference                    VIN  VOUT(NOM) + 2 V                            1.161          1.185      V
            Output voltage range(1)               TJ = 25C, VIN = 9 V, IOUT = 25 mA              VREF                      V
VOUT        Nominal accuracy                      VOUT(NOM) + 2 V  VIN  24 V (2)                                     90  %VOUT
                                                  100 A  IOUT  50 mA                                 1              1
            Overall accuracy
                                                  7 V  VIN  100 V                                  2.7          2.7 %VOUT

D%VOUT      Line regulation                                                                               0.03           %VOUT

    DVIN

D%VOUT                                            100 A  IOUT  50 mA                                     0.31           %VOUT

DIOUT Load regulation

VDO         Dropout voltage                       VIN = 17 V, VOUT(NOM) = 18 V, IOUT = 20 mA              290                    mV
                                                  VIN = 17 V, VOUT(NOM) = 18 V, IOUT = 50mA               0.78
ILIM        Current limit                         VOUT = 90% VOUT(NOM), VIN = 7 V, TJ  85C               146    1.3 V
                                                  VOUT = 90% VOUT(NOM), VIN = 9 V                         165
IGND        Ground current                        7 V  VIN  100 V, IOUT = 0 mA                      51           207 mA
ISHDN       Shutdown supply current               IOUT = 50 mA                                      51      25
IFB         Feedback current(3)                   VEN = 0.4 V                                               25   220 mA
IEN         Enable current                                                                        0.1     4.1
VEN_HI      Enable high-level voltage             7 V  VIN  100 V, VIN = VEN                       1.5    0.01   65 A
VEN_LO      Enable low- level voltage                                                                 0   0.02
                                                  VIN = 12 V, VOUT(NOM) = VREF, COUT = 10 F,                                     A
VNOISE      Output noise voltage                  BW = 10 Hz to 100 kHz                                     58
                                                  VIN = 12 V, VOUT(NOM) = 5 V, COUT = 10 F,                      20 A
PSRR        Power-supply rejection ratio          CBYP(4) = 10 nF, BW = 10 Hz to 100 kHz                    73
            Thermal shutdown temperature          VIN = 12 V, VOUT(NOM) = 5 V, COUT = 10 F,                      0.1 A
TSD                                               CBYP(4) = 10 nF,  = 100 Hz                                65
                                                  Shutdown, temperature increasing                        170    1 A
                                                  Reset, temperature decreasing                           150
                                                                                                                 VIN             V

                                                                                                                 0.4 V

                                                                                                                         VRMS

                                                                                                                         VRMS

                                                                                                                                 dB

                                                                                                                                 C
                                                                                                                                 C

TJ          Operating junction temperature                                                        55            125 C

(1) To ensure stability at no-load conditions, a current from the feedback resistive network greater than or equal to 10 A is required.

(2) Maximum input voltage is limited to 24 V because of the package power dissipation limitations at full load (P  (VIN VOUT) IOUT = (24
      V VREF) 50 mA  1.14 W). The device is capable of sourcing a maximum current of 50 mA at higher input voltages as long as the
      power dissipated is within the thermal limits of the package plus any external heatsinking.

(3) IFB > 0 flows out of the device.
(4) CBYP refers to a bypass capacitor connected to the FB and OUT pins.

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SBVS226 AUGUST 2015

6.6 Typical Characteristics

At TJ = 55C to 125C, VIN = VOUT(NOM) + 2 V or VIN = 9 V (whichever is greater), VEN = VIN, IOUT = 100 A, CIN = 1 F, COUT =
4.7 F, and FB tied to OUT, unless otherwise noted.

                         VOUT = 5V, IOUT = 28mA, COUT = 10mF                                                                                            VIN = 12V, VOUT = 5V
                                                                                                                                                DIOUT = 1mA29mA1mA
                                                VIN Slew Rate = 220V/ms
                                                                                                                                                 COUT = 10mF, CBYP = 10nF
                                                DVIN = 12V55V                                                                                                       VOUT

   100mV/div             CBYP = 0nF                 VOUT                                                                                                              IOUT
   100mV/div
                                   CBYP = 10nF      VOUT                                                           50mV/div      Time (100ms/div)
       50V/div           VIN                                                                                       10mA/div

                         Time (1ms/div)

   VOUT(NOM)(%)   2.5    Figure 1. Line Transient Response vs CBYP                                                  1.225      Figure 2. Load Transient Response
                    2                                                                                                  1.2
                                                                                         -55GC                                                                                            -55GC
                  1.5                                                                    -40GC                      1.175                                                                 -40GC
                    1                                                                    +25GC                                                                                            +25GC
                                                                                         +85GC                                                                                            +85GC
                  0.5                                                                    +105GC                                                                                           +105GC
                    0                                                                    +125GC                                                                                           +125GC

                 -0.5                                                                                      VFB(V)
                   -1
                                                                                                                    1.15
                 -1.5
                   -2    15 25 35 45 55 65 75 85 95 105                                                             1.125      15 25 35 45 55 65 75 85 95 105
                                                                                                                            5
                 -2.5
                      5

                         Input Voltage (V)                                                          D0087                        Input Voltage (V)                                                D00271

                         Figure 3. Line Regulation                                                                                        Figure 4. Feedback Voltage

                 100                                                                                                100

                                                    -55GC

                                                    -40GC

                 80                                 +25GC                                                           80

                                                    +85GC

                                                    +105GC

                                                                                            +125GC         IFB(nA)  60
                 60

   IQ(uA)

                 40                                                                                                 40

                 20                                                                                                 20

                 0                                                                                                  0
                                                                                                                    -55 -35 -15
                      5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105                                                                           5 25 45 65          85 105 125
                                                                                                                                   Temperature (C)
                         Input Voltage (V)                                                          D002                                                                      D003

                         Figure 5. Ground Current vs Input Voltage                                                             Figure 6. Feedback Current

6                Submit Documentation Feedback                                                                                   Copyright 2015, Texas Instruments Incorporated

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Typical Characteristics (continued)

At TJ = 55C to 125C, VIN = VOUT(NOM) + 2 V or VIN = 9 V (whichever is greater), VEN = VIN, IOUT = 100 A, CIN = 1 F, COUT =
4.7 F, and FB tied to OUT, unless otherwise noted.

          100                                                                                                            2

                                                          -55GC                                                                                                            -55GC

                                                          -40GC                                          1.75                                                              -40GC

          80                                              +25GC                                                                                                            +25GC

                                                          +85GC                                          1.5                                                               +85GC

                                                          +105GC                                                                                                           +105GC

          60                                              +125GC                                         1.25                                                              +125GC

IGND(uA)                                                                                       VDROP(V)                  1

          40                                                                                             0.75

                                                                                                                        0.5
          20

                                                                                                                      0.25

          0                                                                                                              0

               0     10      20      30               40                                 50                                  0      10           20       30           40         50

                         Output Current (mA)                                             D004                                                    Output Current (mA)               D005

                    Figure 7. Ground Current vs Output Current                                                                              Figure 8. Dropout Voltage

          2.5                                                                                                            10
                                                                            VSUB(EN_HI)
                                                                            VSUB(EN_LO)

            2

                                                                                                                             1

VEN(V)    1.5                                                                                            Noise (V/ Hz)

                                                                                                                         0.1

          1

          0.5                                                                                                       0.01 VIN = 12V

                                                                                                                                    VOUT = VREF

                                                                                                                                    COUT = 10F      IOUT = 100A,VNOISE = 60VRMS
                                                                                                                                                     IOUT = 50mA,VNOISE = 100VRMS
                                                                                                                                    CBYP = 10nF

          0                                                                                              0.001                  10  100          1k  10k      100k         1M      10M
          -55 -35 -15
                         5 25 45 65                   85 105 125
                           Temperature (C)                                                                                                          Frequency (Hz)
                                                                               D006

                  Figure 9. Enable Threshold Voltage                                                                                Figure 10. Output Spectral Noise Density

          200                                                                                                            100
          160
          120                                                                                                            90

           80                                                                                                            80
           40
                                                                                                                         70
             0
ICL(mA)        6                                                                                         PSRR (dB)       60

                                                                                                                         50

                                                          -55GC                                                          40
                                                          -40GC
                                                          +25GC                                                          30
                                                          +85GC                                                                 VIN = 12V
                                                          +105GC                                                         20 VOUT = 5V
                                                          +125GC
                                                                                                                         10 COUT = 10F                                IOUT = 50mA
                                                                                                                                CBYP = 10nF                            IOUT = 100A

                                                                                                                             0  10  100          1k  10k      100k         1M      10M

                  9      12      15               18  21                                 24

                             Input Voltage (V)                                           D007                                                        Frequency (Hz)

                         Figure 11. Current Limit                                                                                   Figure 12. Power-Supply Rejection Ratio

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7 Detailed Description

7.1 Overview

The TPS7A4001-EP device belongs to a new generation of linear regulators that use an innovative BiCMOS
process technology to achieve very high maximum input and output voltages.

This process not only allows the TPS7A4001-EP device to maintain regulation during very fast high-voltage
transients up to 105 V, but it also allows the TPS7A4001-EP device to regulate from a continuous high-voltage
input rail. Unlike other regulators created using bipolar technology, the ground current of the TPS7A4001-EP
device is also constant over its output current range, resulting in increased efficiency and lower power
consumption.

These features, combined with a high thermal performance HVSSOP PowerPAD package, make this device
ideal for industrial and telecom applications.

7.2 Functional Block Diagram

   IN                                                                         OUT
                             UVLO
                                                                      Pass
                           Thermal                                    Device
                          Shutdown
                                     Error
                            Current  Amp
                              Limit

                            Enable

   EN                                                                         FB

7.3 Feature Description

7.3.1 Internal Current Limit

The fixed internal current limit of the TPS7A4001-EP device helps protect the regulator during fault conditions.
The maximum amount of current the device can source is the current limit (309 mA, typical), and is largely
independent of output voltage. For reliable operation, the device does not operate in current limit for extended
periods of time.

7.3.2 Enable Pin Operation

The TPS7A4001-EP device provides an enable pin (EN) feature that turns on the regulator when VEN > VEN_HI,
and disables the regulator when VEN < VEN_LO.

7.3.3 Thermal Protection

Thermal protection disables the output when the junction temperature rises to approximately 170C, allowing the
device to cool. When the junction temperature cools to approximately 150C, the output circuitry is enabled.
Depending on power dissipation, thermal resistance, and ambient temperature, the thermal protection circuit may
cycle on and off. This cycling limits the dissipation of the regulator, protecting it from damage as a result of
overheating.

Any tendency to activate the thermal protection circuit indicates excessive power dissipation or an inadequate
heatsink. For reliable operation, limit junction temperature to a maximum of 125C. To estimate the margin of
safety in a complete design (including heatsink), increase the ambient temperature until the thermal protection is
triggered; use worst-case loads and signal conditions. For good reliability, trigger thermal protection at least 35C
above the maximum expected ambient condition of your particular application. This configuration produces a
worst-case junction temperature of 125C at the highest expected ambient temperature and worst-case load.

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Feature Description (continued)

The internal protection circuitry of the TPS7A4001-EP device has been designed to protect against overload
conditions. The protection circuitry was not intended to replace proper heatsinking. Continuously running the
TPS7A4001-EP device into thermal shutdown degrades device reliability.

7.3.4 Undervoltage Lockout (UVLO)

The TPS7A4001-EP contains an UVLO comparator that ensures the error amplifier is disabled when the input
voltage is below the required minimum operational voltage. The minimum recommended operational voltage is 7
V.

7.4 Device Functional Modes

7.4.1 Normal Operation

The device regulates to the nominal output voltage under the following conditions:
The input voltage is at least as high as VIN(min).
The input voltage is greater than the nominal output voltage added to the dropout voltage.
The enable voltage has previously exceeded the enable rising threshold voltage and has not decreased

    below the enable falling threshold.
The output current is less than the current limit.
The device junction temperature is less than the maximum specified junction temperature.

7.4.2 Dropout Operation

If the input voltage is lower than the nominal output voltage plus the specified dropout voltage, but all other
conditions are met for normal operation, the device operates in dropout mode. In this mode of operation, the
output voltage is the same as the input voltage minus the dropout voltage. The transient performance of the
device is significantly degraded because the pass device (as a bipolar junction transistor, or BJT) is in saturation
and no longer controls the current through the LDO. Line or load transients in dropout can result in large output
voltage deviations.

7.4.3 Disabled

The device is disabled under the following conditions:
The enable voltage is less than the enable falling threshold voltage or has not yet exceeded the enable rising

    threshold.
The device junction temperature is greater than the thermal shutdown temperature.

Table 1 lists the conditions that lead to the different modes of operation.

                                          Table 1. Device Functional Mode Comparison

            OPERATING MODE                                           VIN            PARAMETER          IOUT           TJ
                                                     VIN > VOUT(nom) + VDO and             VEN     IOUT < ILIM  T J < 125C
Normal mode                                                                                                     TJ < 125C
Dropout mode                                                  VIN > VIN(min)         VEN > VEN_HI       --      TJ > 170C
Disabled mode                                     VIN(min) < VIN < VOUT(nom) + VDO   VEN > VEN_HI       --
(any true condition disables the device)                                             VEN < VEN_LO
                                                                     --

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8 Application and Implementation

                                                            NOTE
    Information in the following applications sections is not part of the TI component
    specification, and TI does not warrant its accuracy or completeness. TI's customers are
    responsible for determining suitability of components for their purposes. Customers should
    validate and test their design implementation to confirm system functionality.

8.1 Application Information

One of the primary applications of the TPS7A4001-EP device is to provide transient voltage protection to
sensitive circuitry that may be damaged in the presence of high-voltage spikes.

This transient voltage protection can be more cost-effective and compact compared to topologies that use a
transient voltage suppression (TVS) block.

8.1.1 Adjustable Operation

The TPS7A4001-EP device has an output voltage range of about 1.175 to 90 V. The nominal output voltage of
the device is set by two external resistors, as shown in Figure 13.

                            VIN                                                   VOUT

                                   CIN      IN       OUT                          COUT
                                                                                  10 F
                                   10 F        TPS7A4001-EP      CBYP        R1
                                                                  10 nF

                                            EN  GND           FB

                                                                              R2

                   Figure 13. Adjustable Operation for Maximum AC Performance

Calculate R1 and R2 for any output voltage range using the formula shown in Equation 1. To ensure stability
under no-load conditions, this resistive network must provide a current  10 A.

    R1 = R2  VOUT  -1 ,  where      VOUT    10mA
             VREF                  R1 + R2
                                                                                                (1)

If greater voltage accuracy is required, consider the output voltage offset contributions because of the feedback
pin current and use 0.1% tolerance resistors.

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8.2 Typical Application                                                                                          SBVS226 AUGUST 2015

VIN  CIN                 IN                            OUT                            VOUT

     10 F                   TPS7A4001-EP                      CBYP   R1                    Where:   VOUT    10  A,  and
                                                               10 nF                                R1 + R2
                                                                          COUT
     VEN                 EN                            FB                 10 F                     R1 = R2  VOUT 1
                                                                                                             VREF
                                                  GND

                                                                      R2

     Figure 14. Example Circuit to Maximize Transient Performance

8.2.1 Design Requirements
For this design example, use the following parameters listed in Table 2.

                                                  Table 2. Design Parameters

                                                  PARAMETER                           VALUE
                                                         VIN          12 V, with 55 V surge tolerance
                                                        VOUT
                                                        IOUT              5 V (ideal), 4.981 (actual)
                                                                                      28 mA
                                                     Accuracy                           5%
                                                      R1, R2
                                                                                162 k, 49.9 k

8.2.2 Detailed Design Procedure

The maximum value of total feedback resistance can be calculated to be 500 k. Equation 1 was used to
calculate R1 and R2, and standard 1% resistors were selected to keep the accuracy within the 5% allocation. 10-
uF ceramic input and output capacitors were selected, along with a 10-nF bypass capacitor for optimal AC
performance.

8.2.2.1 Capacitor Recommendations

Low equivalent series resistance (ESR) capacitors should be used for the input, output, and bypass capacitors.
Ceramic capacitors with X7R and X5R dielectrics are required. Ceramic X7R capacitors offer improved voltage
and temperature coefficients, while ceramic X5R capacitors are the most cost-effective and are available in
higher values.

                                                        NOTE
High ESR capacitors may degrade PSRR.

8.2.2.2 Input and Output Capacitor Requirements

The TPS7A4001-EP device high voltage linear regulator achieves stability with a minimum output capacitance of
4.7 F and input capacitance of 1 F; however, TI highly recommends to use 10-F output and input capacitors
to maximize AC performance.

8.2.2.3 Bypass Capacitor Requirements

Although a bypass capacitor (CBYP) is not needed to achieve stability, TI highly recommends using a 10-nF
bypass capacitor to maximize AC performance (including line transient, noise, and PSRR). For additional
information regarding the performance improvements of using a bypass capacitor, see .

8.2.2.4 Transient Response

As with any regulator, increasing the size of the output capacitor reduces overshoot and undershoot magnitude
but increases the duration of the transient response.

The presence of the CBYP capacitor may greatly improve the line transient response of the TPS7A4001-EP
device, as shown in Figure 1.

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SBVS226 AUGUST 2015                                                                              VIN = 12V, VOUT = 5V
                                                                                           DIOUT = 1mA29mA1mA
8.2.3 Application Curves
                                                                                            COUT = 10mF, CBYP = 10nF
                          VOUT = 5V, IOUT = 28mA, COUT = 10mF                                                   VOUT

                                        VIN Slew Rate = 220V/ms                                                  IOUT
                                                                            Time (100ms/div)
                                        DVIN = 12V55V

    100mV/div    CBYP = 0nF             VOUT
    100mV/div
                           CBYP = 10nF  VOUT                     50mV/div
        50V/div  VIN                                             10mA/div

                 Time (1ms/div)

                 Figure 15. Line Transient Response vs CBYP                Figure 16. Load Transient Response

9 Power Supply Recommendations

The input supply for the LDO should not exceed its recommended operating conditions (7 V to 100 V). The input
voltage should provide adequate headroom for the device to have a regulated output. If the input supply is noisy,
additional input capacitors with low ESR can help improve the output noise performance. The input and output
supplies should also be bypassed with 10-F capacitors located near the input and output pins. There should be
no other components located between these capacitors and the pins.

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10 Layout                                                                                                    SBVS226 AUGUST 2015

10.1 Layout Guidelines

10.1.1 Board Layout Recommendations to Improve PSRR and Noise Performance

To improve AC performance such as PSRR, output noise, and transient response, TI recommends designing the
board with separate ground planes for IN and OUT, with each ground plane connected only at the GND pin of
the device. In addition, the ground connection for the output capacitor should connect directly to the GND pin of
the device.

Equivalent series inductance (ESL) and ESR must be minimized to maximize performance and ensure stability.
Every capacitor (CIN, COUT, CBYP) must be placed as close as possible to the device and on the same side of the
PCB as the regulator itself.

Do not place any of the capacitors on the opposite side of the PCB from where the regulator is installed. The use
of vias and long traces is strongly discouraged because they may impact system performance negatively and
even cause instability.

If possible, and to ensure the maximum performance denoted in this product data sheet, use the same layout
pattern used for the TPS7A40 evaluation board, available at www.ti.com.

10.2 Layout Example

            Vout                                                      Input GND Plane
                                                                                                        Cin

                                                      OUT 1           8 IN

                  Cout                            R1

Sense Line                                            FB 2   Thermal  7 NC                                   Vin

                                                  R2  NC 3   Pad      6 NC

                                                      GND 4           5 EN

                                                                                                        Output GND Plane

                                             Figure 17. Recommended Layout Example

10.3 Thermal Considerations
Thermal protection disables the output when the junction temperature rises to approximately 170C, allowing the
device to cool. When the junction temperature cools to approximately 150C, the output circuitry is enabled.
Depending on power dissipation, thermal resistance, and ambient temperature, the thermal protection circuit may
cycle ON and OFF. This cycling limits the dissipation of the regulator, protecting it from damage as a result of
overheating.

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SBVS226 AUGUST 2015

Thermal Considerations (continued)

Any tendency to activate the thermal protection circuit indicates excessive power dissipation or an inadequate
heatsink. For reliable operation, junction temperature should be limited to a maximum of 125C. To estimate the
margin of safety in a complete design (including heatsink), increase the ambient temperature until the thermal
protection is triggered; use worst-case loads and signal conditions. For good reliability, thermal protection should
trigger at least 45C above the maximum expected ambient condition of the particular application. This
configuration produces a worst-case junction temperature of 125C at the highest expected ambient temperature
and worst-case load.

The internal protection circuitry of the TPS7A4001-EP has been designed to protect against overload conditions.
It was not intended to replace proper heatsinking. Continuously running the TPS7A4001-EP device into thermal
shutdown degrades device reliability.

10.4 Power Dissipation

The ability to remove heat from the die is different for each package type, presenting different considerations in
the PCB layout. The PCB area around the device that is free of other components moves the heat from the
device to the ambient air. Using heavier copper increases the effectiveness in removing heat from the device.
The addition of plated through-holes to heat dissipating layers also improves the heatsink effectiveness.

Power dissipation depends on input voltage and load conditions. Power dissipation (PD) is equal to the product of
the output current times the voltage drop across the output pass element, as shown in Equation 2:

    PD = (VIN - VOUT) IOUT                                             (2)

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11 Device and Documentation Support                                                   SBVS226 AUGUST 2015

11.1 Community Resources

The following links connect to TI community resources. Linked contents are provided "AS IS" by the respective
contributors. They do not constitute TI specifications and do not necessarily reflect TI's views; see TI's Terms of
Use.

TI E2ETM Online Community TI's Engineer-to-Engineer (E2E) Community. Created to foster collaboration
                  among engineers. At e2e.ti.com, you can ask questions, share knowledge, explore ideas and help
                  solve problems with fellow engineers.

Design Support TI's Design Support Quickly find helpful E2E forums along with design support tools and
                  contact information for technical support.

11.2 Trademarks
PowerPAD, E2E are trademarks of Texas Instruments.
All other trademarks are the property of their respective owners.

11.3 Electrostatic Discharge Caution

             These devices have limited built-in ESD protection. The leads should be shorted together or the device placed in conductive foam
             during storage or handling to prevent electrostatic damage to the MOS gates.

11.4 Glossary

SLYZ022 -- TI Glossary.
     This glossary lists and explains terms, acronyms, and definitions.

12 Mechanical, Packaging, and Orderable Information

The following pages include mechanical, packaging, and orderable information. This information is the most
current data available for the designated devices. This data is subject to change without notice and revision of
this document. For browser-based versions of this data sheet, refer to the left-hand navigation.

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www.ti.com                                                                                                                                                                               12-Sep-2015

PACKAGING INFORMATION

   Orderable Device  Status Package Type Package Pins Package Eco Plan  Lead/Ball Finish     MSL Peak Temp Op Temp (C)                                                                          Device Marking       Samples
TPS7A4001MDGNREP
                     (1)            Drawing  Qty  (2)                                (6)                    (3)                                                                                                (4/5)

                     ACTIVE MSOP-   DGN 8 2500 Green (RoHS                 CU NIPDAU      Level-2-260C-1 YEAR -55 to 125                                                                 ZFY4

                          PowerPAD                & no Sb/Br)

(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.

(2) Eco Plan - The planned eco-friendly classification: Pb-Free (RoHS), Pb-Free (RoHS Exempt), or Green (RoHS & no Sb/Br) - please check http://www.ti.com/productcontent for the latest availability
information and additional product content details.
TBD: The Pb-Free/Green conversion plan has not been defined.
Pb-Free (RoHS): TI's terms "Lead-Free" or "Pb-Free" mean semiconductor products that are compatible with the current RoHS requirements for all 6 substances, including the requirement that
lead not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, TI Pb-Free products are suitable for use in specified lead-free processes.
Pb-Free (RoHS Exempt): This component has a RoHS exemption for either 1) lead-based flip-chip solder bumps used between the die and package, or 2) lead-based die adhesive used between
the die and leadframe. The component is otherwise considered Pb-Free (RoHS compatible) as defined above.
Green (RoHS & no Sb/Br): TI defines "Green" to mean Pb-Free (RoHS compatible), and free of Bromine (Br) and Antimony (Sb) based flame retardants (Br or Sb do not exceed 0.1% by weight
in homogeneous material)

(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.

(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.

(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.

(6) Lead/Ball Finish - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead/Ball Finish values may wrap to two lines if the finish
value exceeds the maximum column width.

Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.

In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.

                                                  Addendum-Page 1
www.ti.com                                                         PACKAGE OPTION ADDENDUM

OTHER QUALIFIED VERSIONS OF TPS7A4001-EP :                                                                                        12-Sep-2015

Catalog: TPS7A4001

NOTE: Qualified Version Definitions:

       Catalog - TI's standard catalog product

                                                  Addendum-Page 2
www.ti.com                                               PACKAGE MATERIALS INFORMATION

TAPE AND REEL INFORMATION                                                                                                                              16-Sep-2015

*All dimensions are nominal

Device                       Package Package Pins  SPQ      Reel Reel A0       B0    K0    P1   W     Pin1
                               Type Drawing        2500  Diameter Width (mm)  (mm)  (mm)  (mm)
                                                                                                (mm) Quadrant
                                                           (mm) W1 (mm)        3.3   1.3   8.0
TPS7A4001MDGNREP MSOP- DGN 8                                                                    12.0  Q1
                                    Power                  330.0 12.4 5.3
                                      PAD

                                                   Pack Materials-Page 1
www.ti.com                           PACKAGE MATERIALS INFORMATION

                                                                                                                                   16-Sep-2015

*All dimensions are nominal  Package Type Package Drawing Pins  SPQ   Length (mm) Width (mm) Height (mm)
              Device                                            2500

TPS7A4001MDGNREP MSOP-PowerPAD  DGN  8                                370.0  355.0  55.0

                                     Pack Materials-Page 2
                                                      IMPORTANT NOTICE

Texas Instruments Incorporated and its subsidiaries (TI) reserve the right to make corrections, enhancements, improvements and other
changes to its semiconductor products and services per JESD46, latest issue, and to discontinue any product or service per JESD48, latest
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TI has specifically designated certain components as meeting ISO/TS16949 requirements, mainly for automotive use. In any case of use of
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