德州儀器TPS61140/1：雙輸出升壓調(diào)節(jié)器的卓越之選

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，一款性能出色的升壓調(diào)節(jié)器對(duì)于提升設(shè)備的整體性能至關(guān)重要。德州儀器（TI）的TPS61140/1雙輸出升壓調(diào)節(jié)器，憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和豐富的功能，成為了眾多工程師的理想選擇。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款產(chǎn)品。

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一、TPS61140/1的特性亮點(diǎn)

1. 寬輸入電壓范圍與高輸出電壓能力

TPS61140/1支持2.5 - 6V的輸入電壓范圍，兩個(gè)輸出端的電壓最高可達(dá)27V，能夠滿足多種不同的應(yīng)用需求。無(wú)論是為OLED屏幕供電，還是為WLED背光提供合適的電壓，它都能輕松勝任。

2. 集成開(kāi)關(guān)與功率二極管

內(nèi)置0.7A的集成開(kāi)關(guān)和功率二極管，無(wú)需額外的外部有源功率組件，大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，減少了電路板的空間占用。

3. 靈活的控制模式

采用1.2MHz的PWM控制模式，適用于WLED驅(qū)動(dòng)；同時(shí)支持PFM模式，用于OLED供電。這種靈活的控制模式能夠在不同的負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)高效的功率轉(zhuǎn)換。

4. 獨(dú)立可編程輸出

兩個(gè)輸出端可以通過(guò)外部電阻獨(dú)立編程，并且每個(gè)輸出都有專門(mén)的選擇引腳，可單獨(dú)或同時(shí)開(kāi)啟，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。

5. 全面的保護(hù)功能

具備短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、內(nèi)置軟啟動(dòng)等功能，能夠有效保護(hù)設(shè)備免受異常情況的損害，提高系統(tǒng)的可靠性。

6. 高效與高頻率調(diào)光

最高效率可達(dá)82%，并且支持高達(dá)30kHz的PWM調(diào)光頻率，能夠滿足對(duì)調(diào)光精度和效率要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

7. 小巧的封裝形式

采用10引腳、3×3mm的QFN封裝，體積小巧，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用。

二、典型應(yīng)用場(chǎng)景

TPS61140/1特別適用于翻蓋手機(jī)，能夠?yàn)镺LED副顯示屏和LCD主顯示屏的WLED背光提供穩(wěn)定的電源。在這類應(yīng)用中，它的獨(dú)立可編程輸出和高效的功率轉(zhuǎn)換能力能夠充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，確保顯示屏的正常顯示和良好的視覺(jué)效果。

三、工作模式詳解

1. 電壓輸出模式

當(dāng)僅啟用電壓輸出（SELV高，SELI低）時(shí)，LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）調(diào)節(jié)Vout，電流沉Q3關(guān)閉。升壓轉(zhuǎn)換器以PFM模式工作，在輕負(fù)載時(shí)降低開(kāi)關(guān)頻率，提高效率。同時(shí)，LDO的高PSRR（電源抑制比）能夠有效衰減輸出紋波，保證OLED顯示屏的性能。輸出電壓可以通過(guò)連接到VFB引腳的電阻分壓器進(jìn)行編程，公式為： [Vout =V F B × frac{(R 1+R 2)}{R 2}]

2. 電流輸出模式

當(dāng)僅選擇電流輸出（SELV低，SELI高）時(shí)，LDO關(guān)閉，電流沉設(shè)備Q3調(diào)節(jié)電流輸出。升壓轉(zhuǎn)換器采用固定頻率的PWM控制，提供高輸出電流和低輸出紋波噪聲。調(diào)節(jié)電流由Iset引腳的電阻設(shè)置，公式為： [I{O}=frac{V{ISET }}{R{SET }} × K{ISET }]

3. 雙輸出模式

當(dāng)電壓和電流輸出同時(shí)啟用（SELV高，SELI高）時(shí)，升壓轉(zhuǎn)換器以PWM模式工作，選擇(V(I{OUT })-V{OUT })和((IFB))中較小的值作為反饋信號(hào)，以調(diào)節(jié)到需要更高IOUT引腳電壓的輸出。這種模式下的整體效率取決于電流和電壓負(fù)載之間的電壓差。

四、關(guān)鍵參數(shù)與性能指標(biāo)

1. 絕對(duì)最大額定值

包括引腳的電壓范圍、連續(xù)功率耗散、工作結(jié)溫范圍等參數(shù)，這些參數(shù)規(guī)定了設(shè)備的安全工作范圍，使用時(shí)必須嚴(yán)格遵守。

2. 推薦工作條件

涵蓋輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、電感值、輸入和輸出電容值等，按照推薦條件選擇合適的外部組件，能夠確保設(shè)備的最佳性能。

3. 電氣特性

詳細(xì)列出了各種參數(shù)的測(cè)試條件和典型值，如電源電流、使能和軟啟動(dòng)特性、電壓和電流控制參數(shù)、功率開(kāi)關(guān)和二極管特性、過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)參數(shù)、PWM和PFM控制參數(shù)以及熱關(guān)斷特性等。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

五、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 最大輸出電流計(jì)算

在不同的控制模式下（PWM和PFM），最大輸出電流的計(jì)算方法不同。需要考慮輸入電壓、輸出電壓、電感值、開(kāi)關(guān)頻率、效率等因素。同時(shí)，LDO和電流沉電路的電流能力也會(huì)限制最大輸出電流。

2. WLED亮度調(diào)光

提供了三種調(diào)光方法：并聯(lián)額外電阻改變ISET引腳電阻、使用SELI引腳的PWM調(diào)光信號(hào)、使用外部直流電壓和電阻改變ISET引腳電流。在選擇調(diào)光方法時(shí)，需要考慮調(diào)光精度、線性度、是否會(huì)產(chǎn)生可聽(tīng)噪聲等因素。

3. 電感選擇

電感是電源調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)中最重要的組件之一，其電感值、直流電阻和飽和電流對(duì)電源的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、瞬態(tài)響應(yīng)和環(huán)路穩(wěn)定性有重要影響。一般推薦使用10μH的電感，同時(shí)要注意電感的公差和飽和特性。

4. 輸入和輸出電容選擇

輸出電容主要用于最小化轉(zhuǎn)換器的輸出紋波，需要考慮電容的電容值和等效串聯(lián)電阻（ESR）。在負(fù)載瞬變時(shí)，較大的電容有助于減少電壓過(guò)沖和下沖，提高環(huán)路穩(wěn)定性。對(duì)于LDO，需要確保最小輸出電容為1μF。

5. 布局考慮

布局對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的性能至關(guān)重要。要使用寬而短的走線用于高電流路徑，輸入電容要靠近Vin和GND引腳，輸出電容要靠近負(fù)載，信號(hào)地和功率地要分開(kāi)并單點(diǎn)連接，以減少干擾和提高穩(wěn)定性。

六、總結(jié)

德州儀器的TPS61140/1雙輸出升壓調(diào)節(jié)器以其豐富的功能、高效的性能和靈活的設(shè)計(jì)，為電子工程師在電源管理方面提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和條件，合理選擇外部組件，優(yōu)化電路布局，以充分發(fā)揮該產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。你在使用類似的升壓調(diào)節(jié)器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。