擴展升壓控制器的輸入電壓范圍

隨著越來越多的電子設(shè)備采用鋰離子 (Li-ion) 電池供電，設(shè)計高效且穩(wěn)健的電源非常重要。使用電池供電的小型設(shè)備發(fā)展迅速，例如：平板電腦、掌上游戲機、視頻播放器、數(shù)字相框等。一般而言，這些設(shè)備都使用可再充鋰離子 (Li-Ion) 電池作為電源。

看看你周圍：我相信你至少有兩三個電子設(shè)備正在關(guān)閉電池電源。我最近買了一臺新的筆記本電腦，它時尚、緊湊的設(shè)計給我留下了深刻的印象，它仍然提供了出色的電池壽命。但是，我們必須記住，鋰離子電池會不斷充電和放電，這會影響系統(tǒng)內(nèi)其他集成電路的運行。

寬輸入電壓范圍 DC/DC 控制器通常具有內(nèi)置欠壓鎖定 (UVLO) 電路，以防止轉(zhuǎn)換器在輸入電壓低于 UVLO 閾值時誤操作。在負載瞬變或超級電容器放電的情況下，輸入電壓可能會降至 UVLO 閾值以下，從而導致系統(tǒng)意外關(guān)閉。此外，這些控制器通常不能用于輸入電壓始終低于 UVLO 閾值的應用中。我們可以考慮采用分軌方法來擴展升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍，但允許在輸入電壓低于 UVLO 閾值的應用中使用這些控制器。

Texas Instruments 的TPS43060和TPS43061低靜態(tài)電流同步升壓 DC/DC 控制器具有寬輸入電壓范圍，通常用于 5V、12V 和 24V DC總線電源系統(tǒng)。

TPS43060和TPS43061是低I Q 電流模式同步升壓控制器，支持4.5V至38V（絕對最大值為該器件產(chǎn)生的功率損耗較低低，并且采用帶PowerPAD的3mm×3mm WQFN-16封裝，可以在擴展級溫度范圍（-40°C至150°C）內(nèi)支持高功率密度且高可靠性的升壓轉(zhuǎn)換器解決方案。

TPS43060含有一個7.5V柵極驅(qū)動電源，適合驅(qū)動各種MOSFET.TPS43061具有一個5.5V柵極驅(qū)動電源，驅(qū)動強度針對低Q g NexFET功率MOSFET進行了優(yōu)化。另外，TPS43061為高側(cè)柵極驅(qū)動器提供了一個集成型自舉二極管，從而減少了外部部件數(shù)量。

TPS4306x:58V 最大輸出電壓

VIN 范圍：4.5V 至 38V（絕對最大值為 40V）

TPS43060：針對標準閾值 MOSFET 優(yōu)化的 7.5V 柵極驅(qū)動器

TPS43061：針對低 Qg 優(yōu)化的 5.5V 柵極驅(qū)動器 NexFET功率 MOSFET

支持內(nèi)部斜率補償?shù)碾娏髂Ｊ娇刂?/span>

可調(diào)頻率范圍：50kHz 至 1MHz

同步外部時鐘功能

可調(diào)軟啟動時間

電感器直流電阻 (DCR) 或電阻器電流感測

輸出電壓電源正常指示器

±0.8% 反饋基準電壓

5μA 關(guān)斷電源電流

600μA 靜態(tài)工作電流

集成引導加載二極管 (TPS43061)

逐周期電流限制和熱關(guān)斷

可調(diào)節(jié)的欠壓閉鎖 (UVLO) 和輸出過壓保護

小型 16 引腳 WQFN (3mm × 3mm) 封裝，帶有 PowerPAD

運行 TJ范圍：–40°C 至 150°C

同步整流和緊湊的 3mm x 3mm 16 引腳解決方案可為大電流應用提供高效率和高功率密度。TPS43061 是可支持分離軌配置的升壓控制器示例。如圖 1 所示，升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電源可以分為兩個軌：功率級輸入軌和控制器的偏置輸入軌。功率級軌是升壓轉(zhuǎn)換器的輸入，用于功率轉(zhuǎn)換。偏置輸入軌用于為控制器本身供電，它可以是一個額外的輔助電源或來自輸出。通過分離軌配置，TPS43061 可以支持低至 1.9V 的輸入。

圖 1：分體式導軌配置

在一些只有一個輸入電源的應用中，輸入電源電壓在啟動時可能高于 UVLO 開啟閾值，但之后可能會低于該范圍，從而導致意外停機。一個例子是使用光伏板結(jié)合超級電容器作為輸入電源的電力系統(tǒng)；由于電容器放電，輸入電壓可能會下降到 UVLO 閾值以下。對于此類應用，如果輸出電壓在偏置輸入規(guī)范范圍內(nèi)（或者，換句話說，如果 V OUT大于 UVLO 開啟閾值），則 V OUT可以作為偏置電源通過一個二極管，如圖2所示。

圖 2：V IN從TPS43061 的V OUT偏置

鋰離子電池用于智能手機、平板電腦和筆記本電腦等多種應用，由于放電和充電，單節(jié)鋰離子電池的電壓范圍為 2.7V 至 4.2V。對于這些應用，除了電池輸入之外，我們還需要一個單獨的偏置電源。如圖 3 所示，連接到偏置軌的 4.5V 或更高的電源可以為控制器供電。由于偏置電源需要提供低電壓，我們可以將系統(tǒng)內(nèi)高于 UVLO 開啟閾值的另一個電源軌連接到偏置軌。另一種方法是添加一個可以產(chǎn)生偏置電壓的電荷泵。

圖 3：從附加電源偏置的V IN

分離軌方法將電源軌與偏置電源軌分開，以消除對電源軌最小工作電壓的限制。通過擴展升壓控制器的輸入電壓范圍，我們將有更多時間設(shè)計下一個必備小工具?？紤]為我們的下一個分離軌設(shè)計使用TI 的TPS43060和TPS43061低靜態(tài)電流同步升壓 DC/DC 控制器。