2 建議電路的原理

建議的解決方案利用 EN 邏輯閾值電壓的特殊功能，如表 2-1 所示：

• 當 V_IN > 1.8V 或 V_OUT > 2.2V 時， EN 邏輯高電平閾值 V_{EN_H} 為 1.2V。
• 器件開始運行后，典型的 EN 邏輯低電平閾值 V_{EN_L} 通常為 0.42V，最小值為 0.35V，最大值為 0.42V

圖 2-1 展示了建議解決方案的簡化原理圖。工作原理詳述如下：

• 開始時，器件 V_IN < 1.7V 且 V_OUT = 0V。器件關斷并斷開 VIN 和 VOUT 的連接。NMOS Q1 關斷，EN 引腳上的電壓 V_EN 等于 V_IN。
• 當 V_IN 增加至高于典型值 1.7V（最大值 1.8V），并且 EN 電壓高于邏輯高電平閾值時，器件開始運行。EN 邏輯高電平閾值通常為 0.95V，最大值為 1.2V。當 V_EN = V_IN > 1.7V 時，器件將開始軟啟動過程。在軟啟動過程中，該器件最初對 V_OUT 進行預充電，使其接近 V_IN，然后轉為將輸出升至更高的電壓。
• V_OUT 變為高于 2.2V 后，VIN 引腳的 UVLO 值更改為典型值 0.4V，EN 邏輯低電平閾值更改為 0.42V。由于 R5、R6 和 C2，Q1 柵極電壓仍然過低而無法導通，V_EN 仍等于 V_IN。
• 在 V_OUT 滑行至設置值并且 Q1 導通后，EN 引腳上的電壓由Equation1 定義。
  Equation1.
• 如果 VIN 下降并導致 V_EN 低于典型值 0.42V，器件將關斷。V_OUT 由負載放電。Q1 關斷后，V_EN 將再次等于 VIN。但是，如果 V_IN < 1.7V，器件將保持關閉。

圖 2-1 建議電路的原理圖

根據前面的分析，此方法設置的 UVLO 值必須低于 1.7V。

R5、R6 和 C2 的功能是在 VOUT 就緒前使 Q1 保持關斷狀態。但在輸出電壓穩定在設置電壓后，Q1 必須導通。穩定條件下的柵源電壓由Equation2 定義，該電壓應比 MOSFET 柵源閾值電壓高 10%，以實現設計裕度。

Equation2.

其中

• V_GS(th) 是 MOSFET 的柵源閾值電壓
• V_OUT 是輸出電壓的設置值

R5、R6 和 C2 的時間常數由Equation3 定義，建議為器件的啟動時間 - 700μs（典型值）。

Equation3.

圖 2-2 顯示了通過外部控制邏輯引腳關斷升壓轉換器的方法。如果 CTRL 為高電平，器件將關斷；如果 CTRL 為低電平，器件將由建議的電路控制。如果 CTRL 信號可以支持開漏輸出，即可直接連接到 EN 引腳。然后在 CTRL 低電平邏輯時升壓會關閉，這由 CTRL 開漏上的建議電路控制。

圖 2-2 使用 I/O 關斷建議電路的方法

假設輸出電壓設置為 5V，新的 UVLO 電壓為 1.2V，以下過程詳細介紹了建議電路的元件設計：

• 將 R3 設為 1MΩ，根據Equation1，R4 將為 538kΩ。考慮到表 2-1 中的閾值變化，新的 UVLO 值將具有 1V 的最小值和 1.29V 的最大值。
• 選擇 CSD13381F4 作為 Q1，其柵源閾值電壓 V_GS(th) 的典型值為 0.85V，室溫下的最小值為 0.65V，最大值為 1.1V。考慮到 V_{GS (TH)} 過熱的變化，柵源電壓必須高于 1.2V 才能安全地導通 MOSFET。選擇 1MΩ R5，根據Equation2，R6 將為 359kΩ。
• 將 R5、R6 和 C2 的時間常數選為 700μs（TPS61022 啟動時間），根據Equation3，C2 將為 2.6nF。

圖 2-3 顯示了外部元件的值。

圖 2-3 建議電路的元件值