1 應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)

引言

升壓轉(zhuǎn)換器廣泛用于不同市場(chǎng)，可通過(guò)堿性電池和鋰離子電池等輸入電源提供更高的輸出電壓。大多數(shù)升壓轉(zhuǎn)換器不直接在數(shù)據(jù)表中指定最大輸出電流。如果工程師不了解數(shù)據(jù)表標(biāo)題中的電流能力規(guī)格，可以為其系統(tǒng)選擇不合適的小電流轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樵撧D(zhuǎn)換器實(shí)際上需要較重的負(fù)載。本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)說(shuō)明了快速了解升壓轉(zhuǎn)換器輸出電流能力的三個(gè)步驟。

此外，該應(yīng)用還提供了兩個(gè)基于 TPS61022 和 TPS61099 的示例。工作條件如下：

輸入電壓 V_IN：1.8V 至 3.7V；
輸出電壓 V_OUT：5V；
工作溫度：25oC；
TPS61022 的目標(biāo)輸出電流：2A；
TPS61099 的目標(biāo)輸出電流：100mA。

第 1 步：了解您的器件的輸入電流限制

數(shù)據(jù)表標(biāo)題中的電流規(guī)格代表器件的典型輸入電流限制。為了進(jìn)行計(jì)算，我們需要輸入電流限制的最小值。最小值是整個(gè)變化范圍內(nèi)的最差電流限制規(guī)格。該值越高，器件的電流能力越強(qiáng)。

對(duì)于 TPS61022，最小谷值電流限值為 6.5A，如表 1-1 所示。

表 1 TPS61022 電流限制規(guī)格

參數(shù)		測(cè)試條件	最小值	典型值	最大值	單位
I_LIM,SW	谷值電流限值	V_IN = 3.6V，V_OUT = 5V，	6.5	8	10	A

對(duì)于 TPS61099，如表 1-2 所示，當(dāng) V_OUT≥2.5V 時(shí)，其最小電流限值為 0.8A

表 2 TPS61099 電流限制規(guī)格

參數(shù)		測(cè)試條件	最小值	典型值	最大值	單位
I_LIM	電流限制閾值	V_OUT ≥ 2.5V，升壓運(yùn)行	0.8	1	1.25	A
I_LIM	電流限制閾值	V_OUT < 2.5V，升壓運(yùn)行	0.5	0.75		A

第 2 步：了解器件在相關(guān)工作條件下的效率等級(jí)

需要使用效率數(shù)據(jù)來(lái)建立輸入電流限制和輸出電流之間的關(guān)系。在最壞的情況下，我們需要提高效率，以確保器件不會(huì)在各種工作條件下進(jìn)入電流限制。升壓轉(zhuǎn)換器的最壞情況是最低輸入電壓、最高 V_OUT×I_OUT 和最高工作溫度。

圖 1-1 分享了 TPS61022 在 V_OUT=5V 時(shí)的效率數(shù)據(jù)。我們知道 V_IN=1.8V 且 I_OUT=2A 時(shí)的效率約為 87%。

圖 1 自動(dòng) PFM 模式下不同輸入的 TPS61022 負(fù)載效率

圖 1-1 是 TPS61099 在 V_OUT=5V 時(shí)的效率數(shù)據(jù)。在 V_IN=1.8V 時(shí)效率不高，因此我們使用較低的 V_IN=1.5V 曲線進(jìn)行近似計(jì)算。輸出電流為 100mA 時(shí)，效率約為 88%。

圖 2 不同輸入下的 TPS61099 負(fù)載效率

步驟 3：了解升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流能力

Equation1 顯示了最大輸出電流計(jì)算。

Equation1.

I_{O U T, M A X} = \frac{V_{I N, M I N} ? (I_{I N, M I N} \pm 0.5 ? {? I}_{L}) ? ?}{V_{O U T}}

在公式中，

V_IN,MIN 是最低輸入電壓；

I_IN,MIN 是步驟 1 中的最小輸入電流限值；

ΔI_L 是電感電流波紋；

η 是步驟 2 中的效率數(shù)據(jù)。

對(duì)于使用谷值電流限制的器件，可以添加一半的電感器電流紋波。另一方面，使用峰值電流限制的器件必須減去電感器電流的一半，以使計(jì)算更加精確。圖 1-3 顯示了谷值電流限制和峰值電流限制如何以不同的方式影響平均輸入電流。

圖 3 峰值和谷值電流限制對(duì)輸入平均電流的影響

TPS61022 使用谷值電流限值。根據(jù)Equation2 計(jì)算出的工作條件下的最大輸出電流為 2.1238A。電感紋波是基于 2.2uH 電感得出的。

Equation2.

I_{O U T, M A X} = \frac{1.8 V ? (6.5 A) + 0.5 ? 0.562 A) ? 87 %}{5 V} = 2.1238 A

TPS61099 采用峰值電流限制。由于遲滯控制，其電感器電流紋波是恒定的。請(qǐng)參閱表 1-3，V_OUT=5V 時(shí)的電感電流紋波為 350mA。最大輸出電流的計(jì)算結(jié)果為 198mA。

表 3 TPS61099 電感器電流紋波規(guī)格

參數(shù)		測(cè)試條件	典型值	單位
I_LH	電感器電流紋波	V_OUT = 5V	350	mA
		V_OUT = 3.3V	300	mA
		V_OUT = 1.8 V	250	mA

Equation3.

I_{O U T, M A X} = \frac{1.8 V ? (0.8 A - 0.5 ? 0.35 A) ? 88 %}{5 V} = 198 m A)

結(jié)論

升壓轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)表未直接指定其最大輸出電流。工程師可以使用本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)中的三個(gè)步驟，根據(jù)數(shù)據(jù)表規(guī)格計(jì)算結(jié)果。建議在計(jì)算出的最大輸出電流上留有一定的裕度，以防止器件由于溫度升高和外部元件降級(jí)而進(jìn)入電流限制。

1 應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)

引言

第 1 步：了解您的器件的輸入電流限制

第 2 步：了解器件在相關(guān)工作條件下的效率等級(jí)

步驟 3：了解升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流能力

結(jié)論

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