本文简介

对于便携式电源应用而言，要充分利用高级电池技术体积小、能量密度大的优点，就必须在整个电池放电电压范围内实现高效工作。这对于要求3.3V总线的锂离子电池供电系统而言是个设计难题。尽管标准降压转换器在将4.2~3.0V锂离子电池降至1.8V等低输出电压时具有很高的转换效率，而标准升压转换器在将锂离子电池转换至5V等更高输出电压时也有很高的转换效率，但上述两种转换器均不是生成常用3.3V总线电压的最佳解决方案。SEPIC及传统升降压能够利用满电池容量，但却具有效率低、成本高、电路板面积较大及部件数多等缺点。采用三种配置的TPS6300x均可解决这些问题。TPS63000的可调输出范围是1.2~5.5V。TPS63001及TPS63002的固定输出电压分别为3.3V及5.0V。上述产品均采用小型10引脚QFN(DRC)封装。

TI TPS63001具有部件数最少、电路板面积小、成本较低等特点，且能够将锂离子电池输入电压高效转换为3.3V总线电压。单个3x3毫米QFN封装中除集成了升压与降压两种功能外，还包括开关FET、补偿与保护功能等。只需三个外部部件即可保证工作：输入与输出电容器及电感器。该转换器的峰值效率为96%(如图1所示)，峰值输出电流为800mA，其电流足以为大多数便携式负载供电。宽泛的输入电压范围(1.8~5.5V)能够配合许多常见电源工作，如双节或三节碱性电池及NiMH电池或3.3V与5V总线。

图：TPS63001效率图(电压1.8~5.5V，320mA负载(VOUT=3.3V))。

图2为单个锂离子电池供电的典型3.3V电源。由于开关频率为1.5MHz，因此可以使用小型的2.2μH电感器及0603体积的小型陶瓷输入、输出电容器。高效率再加上低外部部件数将整体解决方案尺寸降至6x6毫米(如图3所示)。

图2：典型应用电路。

高级控制拓扑实现效率最大化

TPS6300x采用如图4所示的标准H桥升降压功率级，同时包含与单个电感器连接的降压及升压两种开关FET配置。TPS6300x采用专有调制器设计，每次只开关其中两个FET，这种控制机制显著降低了不必要的开关损耗，与标准升降压模式连续同时开关四个FET不同。TPS6300x的降压或升压模式比传统的升降压模式的工作效率更高，进一步降低了功率损耗。

图3：6x6毫米板级空间内的典型布局。