ZHCAC17D June   2013  – January 2023 TLV62130 , TLV62130A , TLV62150 , TLV62150A , TPS61175 , TPS61175-Q1 , TPS62130 , TPS62130A , TPS62131 , TPS62132 , TPS62133 , TPS62135 , TPS62136 , TPS62140 , TPS62140A , TPS62141 , TPS62142 , TPS62143 , TPS62150 , TPS62150A , TPS62151 , TPS62152 , TPS62153 , TPS62160 , TPS62161 , TPS62162 , TPS62163 , TPS62170 , TPS62171 , TPS62172 , TPS62173

 

  1.   在反相降压/升压拓扑中使用 TPS6215x
  2.   商标
  3. 1反相降压/升压拓扑
    1. 1.1 概念
    2. 1.2 输出电流计算
    3. 1.3 VIN 和 VOUT 范围
  4. 2设计注意事项
    1. 2.1 设计注意事项
    2. 2.2 额外的输入电容器
    3. 2.3 数字引脚配置
      1. 2.3.1 数字输入引脚(EN、FSW、DEF)
      2. 2.3.2 电源正常引脚
    4. 2.4 启动行为和开关节点注意事项
  5. 3外部组件选择
    1. 3.1 电感器选择
    2. 3.2 电容器选型
  6. 4典型性能
  7. 5结论
  8. 6参考文献
  9. 7修订历史记录

输出电流计算

在此拓扑中,平均电感电流也会受到影响。在降压配置中,平均电感电流等于平均输出电流,因为电感总是在控制 MOSFET 的导通关断 期间为负载提供电流。而在反相降压/升压配置中,负载仅由输出电容器提供电流,并且在控制 MOSFET 导通 期间与电感器完全断开。在关断 期间,电感连接到输出电容和负载(请参阅图 1-3)。知道关断 时间是开关周期的 (1 – D),那么可以使用Equation1 来计算平均电感电流:

Equation1. GUID-A75243A4-4B6D-4A1A-B4B2-3633223A0279-low.gif

使用Equation2 可计算反相降压/升压转换器的工作占空比:

Equation2. GUID-7F39446E-1A4E-4FD1-8406-DBD83766BC69-low.gif

而不是使用降压转换器的 VOUT/VINEquation2 中的效率项会调整本节中的功率转换损耗公式,并产生更准确的最大输出电流结果。使用Equation3 可计算峰峰值电感纹波电流:

Equation3. GUID-54C69ECC-3A03-449F-B2AE-383EE429E9AC-low.gif

其中:

  • ΔIL (A):电感器纹波电流峰峰值
  • D:占空比
  • η:效率
  • fS (MHz):开关频率
  • L (µH):电感值
  • VIN (V):相对于接地端的输入电压,而不是相对于器件接地端或 VOUT 的输入电压

Equation4 计算最大电感器电流:

Equation4. GUID-291E1EEF-6952-4572-902B-E128FB9B54D6-low.gif

例如,对于 –3.3V 的输出电压、2.2μH 的电感器和 12V 的输入电压,以下计算得出基于 TPS62150 的最小电流限值 (1.4A) 可以确保最大允许输出电流。效率项估计为 85%。

Equation5. GUID-FAA10530-77C1-484C-AB64-9205464F8F95-low.gif
Equation6. GUID-79489A54-797E-4FFC-8DBD-334F52275232-low.gif

重新排列Equation4 并将 IL(max) 设置为数据表中指定的 ILIMF 的最小值,得出:

Equation7. GUID-6E8A186E-A684-4CAB-B541-56CA6D7B5F22-low.gif

然后在Equation1 中使用该结果来计算可实现的最大输出电流:

Equation8. GUID-D3F800AD-15A5-494F-BBD1-C13BE19B8483-low.gif

表 1-1 提供了几个根据不同输出电压(–1.8V、–3.3V 和 –5V)计算得出的最大输出电流示例,这些示例均基于 2.2μH 电感值和 2.5MHz 开关频率。增加电感和/或输入电压可在反相降压/升压配置中实现更高的输出电流,而使用低频设置会降低可用的输出电流。由于平均电感器电流高于典型降压型拓扑,所以 TPS62150 在反相降压/升压拓扑中的最大输出电流通常低于 1000mA。图 1-4 展示了相同三个输出电压和不同输入电压条件下的输出电流。

表 1-1 不同 VIN 和 VOUT 值的最大输出电流计算
fs (MHz)2.52.52.5
VOUT (V)-5–3.3-1.8
L (µH)2.22.22.2
VIN (V)121212
IL(max) (A)1.41.41.4
η0.850.850.85
D0.3460.2540.153
∆IL (mA)755554335
IL(avg) (mA)102311231233
IOUT (mA)6698381043
GUID-8D445ED6-00E8-4EEC-9C5D-E384E80E08F4-low.png图 1-4 最大输出电流与 VIN 间的关系