TPS25763-Q1 器件采用一个固定频率、电流模式控制降压/升压转换器。该转换器以强制连续导通模式 (CCM) 运行，因此允许电感器电流在轻负载条件下沿任一方向流动。动力总成包含五个 N 沟道功率 MOSFET。请参阅图 8-8。晶体管 M1 和 M2 是高侧和低侧降压 FET。晶体管 M3 和 M4 是高侧和低侧升压 FET。晶体管 M5 在输入过压瞬态期间可以阻止从 OUT 到 SW2 的反向导通，如 VIN 电源和 VIN 过压保护中所述。

• IN: 从电池接收电能。必须在 IN 和 PGND 之间连接输入大容量电容器。
• OUT：从开关转换器输出电能。在 OUT 和 PGND 之间连接输出大容量电容器。
• PGND：开关转换器动力总成的接地回路。
• AGND：除动力总成之外的其余所有部分的接地回路。电压反馈分压器回到 AGND。PGND 和 AGND 必须在电路板上连接在一起。
• LDO_5V：为 M2 和 M4 提供栅极驱动，并为馈送 BOOT1 和 BOOT2 的自举电路提供电流。必须将一个旁路电容器从 LDO_5V 连接到 PGND。有关 LDO_5V 的更多信息，请参阅内部 LDO 稳压器。
• LDO_3V3：模拟电路电源。必须将一个旁路电容器从 LDO_3V3 连接到 AGND。有关 LDO_3V3 的更多信息，请参阅内部 LDO 稳压器。
• BOOT1：为 M1 提供栅极驱动。必须将一个自举电容器从 BOOT1 连接到 SW1。
• BOOT2：为 M3 提供栅极驱动。必须将一个自举电容器从 BOOT2 连接到 SW2。
• SW1：将 M1 和 M2 连接到外部电感器。
• SW2：将 M3 和 M4 连接到外部电感器。
• CSP：平均电流检测放大器的正极端子。连接到输出大容量电容器的正极端子。
• CSN/BUS：平均电流检测放大器的负极端子。一个 10mΩ 电流检测电阻器在外部从 CSP 连接到 CSN/BUS。

根据输入电压 V_IN 和输出电压 V_OUT，转换器可以在四种不同状态中的一种状态下运行，以下各节将对每种状态进行说明。

图 8-8 降压/升压内部功率 FET

降压状态

当输入电压 V_IN 明显超过输出电压 V_OUT 时，转换器进入降压工作区域，在该区域中会执行一系列无限循环的降压开关周期（降压状态）。M3 和 M5 持续导通，M4 持续关断。当时钟信号指示开关周期已开始时，控制器将导通 M2 并关断 M1。这种开关配置对应于传统降压转换器的关断时间间隔。电感器上的电压差 V_SW1 - V_SW2 等于 -V_OUT。电感器电流 IL 会斜降，直至达到误差放大器设定的阈值 I_VALLEY。然后，控制器关断 M2 并导通 M1。这种开关配置对应于传统降压转换器的导通时间间隔。电压差 V_SW1 - V_SW2 现在等于 V_IN - V_OUT。现在，电感器电流会斜升，直至转换器时钟信号表明已经达到开关周期的末尾。

导通时间 t_on 等于 M1 导通期间的时间间隔。关断时间 t_off 等于 M2 导通期间的时间间隔。由于转换器以 FCCM 模式运行，因此周期 τ 等于 t_on 和 t_off 之和。在降压状态期间，控制器通过调整降压占空比 D（等于 t_on/τ 比率）来调节功率流。

图 8-9 降压状态

降压转换状态

当输入电压 V_IN 仅略高于输出电压 V_OUT 时，转换器进入降压转换工作区域，在该区域中会交替执行降压和升压开关周期（降压转换）。M5 为常开状态。当时钟信号指示降压开关周期已开始时，控制器将导通 M2 和 M3 并关断 M1 和 M4。这种开关配置对应于传统降压转换器的关断时间。电感器电流 I_L 会斜降，直至达到误差放大器设定的阈值 I_VALLEY。然后，控制器关断 M2 并导通 M1。这种开关配置对应于传统降压转换器的导通时间。现在，电感器电流缓慢斜升，直至时钟信号表明降压开关周期结束为止。下一个开关周期是升压开关周期。当此周期开始时，控制器会关断 M3 并导通 M4。M2 保持关断，M1 和 M5 都保持导通。这种开关配置对应于传统升压转换器的导通时间。现在，电感器电流 I_L 迅速斜升，直至 的固定导通时间到期。然后，控制器关断 M4 并导通 M3。现在，电感器电流会斜降，直至时钟信号表明升压开关周期结束为止。下一个开关周期是另一个降压周期。

在降压转换状态期间，控制器通过调整降压占空比来调节功率流。升压占空比保持固定。如果转换器保持在降压状态，而不是进入降压转换状态，则降压导通时间会变得极短，以至于在不进行脉冲跳跃的情况下无法调节功率流。

图 8-10 降压转换

升压转换状态

当输入电压 V_IN 仅略低于输出电压 V_OUT 时，转换器进入升压转换工作区域，在该区域中会交替执行升压和降压开关周期（升压转换）。M5 为常开状态。当时钟信号指示升压开关周期已开始时，控制器将导通 M1 和 M4 并关断 M2 和 M3。这种开关配置对应于传统升压转换器的导通时间。电感器电流 I_L 会斜升，直至达到误差放大器设定的阈值 I_PEAK。然后，控制器关断 M4 并导通 M3。这种开关配置对应于传统升压转换器的关断时间。现在，电感器电流缓慢斜降，直至时钟信号表明升压开关周期结束为止。下一个开关周期是降压开关周期。当此周期开始时，控制器会关断 M1 并导通 M2。M4 保持关断，M3 和 M5 都保持导通。这种开关配置对应于传统降压转换器的关断时间。现在，电感器电流 I_L 迅速斜降，直至 的固定关断时间到期。然后，控制器关断 M2 并导通 M1。现在，电感器电流会斜升，直至时钟信号表明降压开关周期结束为止。下一个开关周期是另一个升压周期。

在升压转换状态期间，控制器通过调整升压占空比来调节功率流。降压占空比保持固定。如果转换器保持在升压状态，而不是进入升压转换状态，则升压导通时间极短，以至于在不进行脉冲跳跃的情况下无法调节功率流。

图 8-11 升压转换

升压状态

当输入电压 V_IN 明显低于输出电压 V_OUT 时，转换器进入升压工作区域，在该区域中会执行一系列无限循环的升压开关周期（升压状态）。M1 和 M5 持续导通，M2 持续关断。当时钟信号指示开关周期已开始时，控制器将导通 M4 并关断 M3。这种开关配置对应于传统升压转换器的导通时间间隔。电感器上的电压差 V_SW1 - V_SW2 等于 V_IN。电感器电流 I_L 会斜升，直至达到误差放大器设定的阈值 I_PEAK。然后，控制器关断 M4 并导通 M3。这种开关配置对应于传统升压转换器的关断时间间隔。电压差 V_SW1 - V_SW2 现在等于 V_IN - V_OUT，这是一个负值。现在，电感器电流会斜降，直至转换器时钟信号表明已经达到开关周期的末尾。

导通时间 t_on 等于 M4 导通期间的时间间隔。关断时间 t_off 等于 M3 导通期间的时间间隔。由于转换器以 FCCM 模式运行，因此周期 τ 等于 t_on 和 t_off 之和。在升压状态期间，控制器通过调整升压占空比 D（等于 t_on/τ 比率）来调节功率流。

图 8-12 升压状态

工作区域的边界

工作区域以图形方式描述了四个工作区域及它们之间的边界。当 V_BUS > kV_IN 时，转换器保持在升压工作区域。值 k 为 1.2。当 V_IN < V_BUS < kV_IN 时，转换器进入升压转换工作区域。当 V_IN/k < V_BUS < V_IN 时，转换器进入降压转换工作区域。当 V_BUS < V_IN/k 时，转换器进入降压工作区域。如果 V_IN 超过 OVP 阈值（介于 18V 和 20V 之间），转换器将停止工作。同样，如果 V_IN 降至低于内部 UVLO 阈值（介于 5V 和 5.5V 之间）或用户编程的 EN/UVLO 阈值（请参阅 VIN UVLO 和使能/UVLO，以较大者为准），转换器也将停止工作。

图 8-13 工作区域