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ZHCAEX2 January 2025 TPS62840 , TPS62843

1.2 輸出電流計算

在此拓?fù)渲?，平均電感電流也會受到影響。在降壓配置中，平均電感電流等于平均輸出電流，因為電感總是在控?MOSFET 的導(dǎo)通 和關(guān)斷 期間為負(fù)載提供電流。而在反相降壓/升壓配置中，負(fù)載僅由輸出電容器提供電流，并且在控制 MOSFET 導(dǎo)通 期間與電感器完全斷開。在關(guān)斷 期間，電感連接到輸出電容和負(fù)載（請參閱圖 1-5）。知道關(guān)斷 時間是開關(guān)周期的 (1 – D)，那么可以使用方程式 1 來計算平均電感電流：

方程式 1.

I_{L (A v g)} = \frac{I_{O U T}}{(1 - D)}

使用方程式 2 可計算反相降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的工作占空比：

方程式 2.

D = \frac{V_{O U T}}{(V_{O U T} - V_{I N}) \times η}

而不是使用降壓轉(zhuǎn)換器的 V_OUT/V_IN。方程式 2 中的效率項會調(diào)整本節(jié)中的功率轉(zhuǎn)換損耗公式，并產(chǎn)生更準(zhǔn)確的最大輸出電流結(jié)果。使用方程式 3 可計算峰峰值電感紋波電流：

方程式 3.

Δ I_{L} = \frac{V_{I N} \times D}{f_{S} \times L}

其中：

ΔI_L (A)：電感器紋波電流峰峰值
D：占空比
η：效率
f_S (MHz)：開關(guān)頻率
L (μH)：電感值
V_IN (V)：相對于接地端的輸入電壓，而不是相對于器件接地端或 V_OUT 的輸入電壓

方程式 4 計算最大電感器電流：

方程式 4.

I_{L} = I_{L (a v g)} + \frac{Δ I_{L}}{2}

例如，對于 –1.8V 的輸出電壓、2.2μH 的電感器和 3.3V 的輸入電壓，以下計算得出基于 TPS62840 的最小電流限值 (1A) 可以確保最大允許輸出電流。效率項估計為 80%。

方程式 5.

D = \frac{V_{O U T}}{(V_{O U T} - V_{I N}) \times η} = \frac{- 1.8 V}{(- 1.8 V - 3.3 V) \times 0.8} = 0.441

方程式 6.

Δ I_{L} = \frac{V_{I N} \times D}{f_{S} \times L} = \frac{3.3 V \times 0.441}{1.8 M H z \times 2.2 μ H} = 368 m A

重新排列方程式 4 并將 I_L(max) 設(shè)置為數(shù)據(jù)表中指定的 I_LIMF 的最小值，得出：

方程式 7.

I_{L (a v g)} = I_{L (m a x)} - \frac{Δ I_{L}}{2} = 1000 m A - \frac{368 m A}{2} = 816 m A

然后在方程式 1 中使用該結(jié)果來計算可實現(xiàn)的最大輸出電流：

方程式 8.

I_{O U T} = I_{L (a v g)} \times (1 - D) = 816 m A \times (1 - 0.441) = 456 m A

表 1-1 提供了幾個根據(jù)不同輸出電壓（–1.8V、–1.5V 和 –1.2V）計算得出的最大輸出電流示例，這些示例均基于 2.2μH 電感值和 1.8MHz 開關(guān)頻率。增加電感和/或輸入電壓可在反相降壓/升壓配置中實現(xiàn)更高的輸出電流。由于平均電感器電流高于典型降壓型拓?fù)?，所?TPS62840 在反相降壓/升壓拓?fù)渲械淖畲筝敵鲭娏魍ǔ５陀?750mA。圖 1-6 展示了相同三個輸出電壓和不同輸入電壓條件下的輸出電流。

表 1-1 不同 V_OUT 值的最大輸出電流計算

參數(shù)	VOUT = -1.8V	VOUT = -1.5V	VOUT = -1.2V
V_IN (V)	3.3	3.3	3.3
η	0.8	0.8	0.8
f_s (MHz)	1.8	1.8	1.8
L (μH)	2.2	2.2	2.2
I_L(max) (mA)	1000	1000	1000
D	0.441	0.391	0.333
ΔI_L (mA)	368	326	278
I_L(avg) (mA)	816	837	861
I_OUT (mA)	456	510	574

圖 1-6 最大輸出電流與 V_IN 間的關(guān)系