Texas Instruments TPS61299/TPS61299-Q1 5.5V升壓轉(zhuǎn)換器是同步升壓轉(zhuǎn)換器，具有95nA超低靜態(tài)電流和平均輸入電流限制。此系列轉(zhuǎn)換器可為使用堿性電池和紐扣電池的便攜式設(shè)備提供電源解決方案。TPS61299/TPS61299-Q1轉(zhuǎn)換器可在輕負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)高效率，從而延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。TPS61299-Q1轉(zhuǎn)換器符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車應(yīng)用。此系列轉(zhuǎn)換器適用于智能手表、智能手環(huán)和便攜式醫(yī)療設(shè)備。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：

*附件：TPS61299-Q1數(shù)據(jù)表.pdf

*附件：TPS61299數(shù)據(jù)表.pdf

TPS61299/TPS61299-Q1具有0.5V至5.5V的寬輸入電壓范圍，輸出電壓范圍為1.8V到5.5V。該器件具有不同版本，平均輸入電流限制范圍為5mA至1.9A。此系列轉(zhuǎn)換器具有1.2A電流限制，可在3V至5V轉(zhuǎn)換過程中支持高達(dá)500mA的輸出電流，并在200mA負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)約94%的效率。TPS61299/TPS61299-Q1轉(zhuǎn)換器采用6-焊球1.2mmx0.8mm WCSP封裝和6引腳1.6mmx0.6mm SOT563封裝。

特性

• 輸入電壓范圍：0.5 V至5.5 V
• 啟動(dòng)時(shí)的最小輸入電壓：0.7V
• 輸入工作電壓低至150mV，信號(hào)VIN > 0.7V
• 輸出電壓范圍：VSEL引腳選擇輸出電壓為1.8V至5.5V
• 平均輸入電流限制：5mA、25mA、50mA、100mA、250mA、500mA、1.2A和1.9A（不同版本）
• VOUT 靜態(tài)電流典型值為95nA
• VIN 和SW關(guān)斷電流典型值為60nA
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 10μA時(shí)，效率最高可達(dá)91%
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 200mA時(shí)，效率最高可達(dá)94%
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 0A -> 200mA時(shí)，快速瞬態(tài)性能穩(wěn)定時(shí)間約為8μs
• EN為低電平時(shí)真正斷開
• 自動(dòng)PFM/PWM模式轉(zhuǎn)換
• VIN > VOUT 時(shí)，自動(dòng)直通
• 輸出SCP和熱關(guān)斷保護(hù)
• 6引腳WCSP (1.2mm x 0.8mm)/SOT563封裝 (1.6mm x 1.6mm)

功能框圖

德州儀器TPS61299超低靜態(tài)電流升壓轉(zhuǎn)換器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

德州儀器(TI)的TPS61299系列是一款具有95nA超低靜態(tài)電流的同步升壓轉(zhuǎn)換器，專為堿性電池和紐扣電池供電的便攜設(shè)備設(shè)計(jì)。該器件具有以下核心特性：

• ?超寬輸入電壓范圍?：0.5V至5.5V（TPS61299x最低啟動(dòng)電壓0.7V，TPS61299xA最低0.9V）
• ?可調(diào)輸出電壓?：1.8V至5.5V（1.2A電流限制版本）；1.8V至5V（TPS612997/A版本）
• ?超低功耗?：
  • 典型靜態(tài)電流95nA（VOUT端）
  • 關(guān)斷電流60nA（TPS61299x）或30nA強(qiáng)制直通電流（TPS61299xA）
• ?高效率表現(xiàn)?：
  • VIN=3.6V至5V轉(zhuǎn)換時(shí)，10μA負(fù)載效率達(dá)91%
  • 200mA負(fù)載時(shí)效率高達(dá)94%
• ?快速瞬態(tài)響應(yīng)?：0A→200mA負(fù)載階躍時(shí)建立時(shí)間約8μs
• ?多重保護(hù)功能?：輸出短路保護(hù)(SCP)和熱關(guān)斷保護(hù)

二、核心技術(shù)架構(gòu)

2.1 控制架構(gòu)

TPS61299采用滯環(huán)電流模式(ACM)控制方案，具有以下特點(diǎn)：

• 保持恒定電感紋波電流(約350mA)
• 根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整電感谷值電流
• 輕載時(shí)進(jìn)入突發(fā)模式(Burst Mode)提升效率
• 支持自動(dòng)PFM/PWM模式轉(zhuǎn)換

2.2 功率級(jí)集成

器件內(nèi)部集成：

• 高邊MOSFET（RDS(on)典型值150mΩ）
• 低邊MOSFET（RDS(on)典型值88mΩ）
• 功率電感（推薦值1μH）
• 基本無源元件

2.3 工作模式

• ?升壓模式?：當(dāng)VIN < VOUT時(shí)工作
• ?降壓模式?：當(dāng)VIN > VOUT時(shí)自動(dòng)切換
• ?直通模式?：VIN > VOUT+100mV時(shí)啟用（250mA及以上電流限制版本）

三、關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 電氣特性

3.2 版本選擇

四、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

4.1 鋰離子電池至5V轉(zhuǎn)換電路

?設(shè)計(jì)參數(shù)?：

• 輸入電壓：2.7-4.3V
• 輸出電壓：5V（快速模式）
• 輸出電流：200mA
• 輸出紋波：±50mV

?關(guān)鍵元件選擇?：

1. ?電感?：推薦1μH（如Cyntec HTTH16080H-1R0MSR-99）
2. ?輸出電容?：≥20μF陶瓷電容（考慮直流偏置降額）
3. ?輸入電容?：10μF陶瓷電容（長(zhǎng)導(dǎo)線供電時(shí)需加鉭電容）

4.2 布局指南

• 主電流路徑使用寬短走線
• 輸入/輸出電容和電感盡量靠近器件
• 底層布置大面積GND平面并通過過孔連接
• 對(duì)于WCSP封裝（YBH），焊盤尺寸為1.2mm×0.8mm

五、熱管理

器件最大結(jié)溫為125°C，熱性能參數(shù)：

• θJA（WCSP封裝）：130°C/W
• θJB（WCSP封裝）：39.4°C/W
• ψJT（WCSP封裝）：0.2°C/W

在12V輸入、1V/20A輸出條件下，模塊表面溫度約85°C。建議：

• 使用厚銅PCB
• 增加散熱過孔
• 大電流應(yīng)用考慮強(qiáng)制風(fēng)冷

六、應(yīng)用領(lǐng)域

1. ?可穿戴設(shè)備?：
   • 智能手表
   • 智能手環(huán)
   • TWS耳機(jī)
2. ?醫(yī)療電子?：
   • 便攜式醫(yī)療設(shè)備
   • 健康監(jiān)測(cè)儀器
3. ?工業(yè)應(yīng)用?：
   • 光學(xué)模塊
   • 低功耗傳感器節(jié)點(diǎn)