ZHCAAH6 August 2020 TPS63900
TPS63900 是一款具有超低靜態(tài)電流(典型值為 75nA)的高效同步降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。借助 2 級(jí)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)功能,各項(xiàng)應(yīng)用可于運(yùn)行期間在兩個(gè)輸出電壓之間進(jìn)行切換;例如,在待機(jī)運(yùn)行期間,可通過(guò)降低系統(tǒng)電源電壓來(lái)降低功耗。某些應(yīng)用(例如耳機(jī)放大器)可能需要借助額外的電壓電平來(lái)微調(diào)不同耳機(jī)負(fù)載的放大器輸出功率。
本應(yīng)用手冊(cè)介紹了使用 TPS63900 實(shí)現(xiàn)多級(jí)數(shù)字電壓調(diào)節(jié)的選項(xiàng)。
該器件具有三個(gè)配置引腳 (CFGx),帶有一個(gè)電阻器到數(shù)字 (R2D) 接口。通過(guò) 16 個(gè)不同的電阻器值中的一個(gè)來(lái)選擇每個(gè) CFGx 引腳上的設(shè)置(有關(guān)編程選項(xiàng),請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)表)。三個(gè) CFGx 引腳允許用戶(hù)對(duì)可選的輸入電流限制和兩個(gè)輸出電壓(V<35>O(1)</35> 和 V<36>O(2)</36>)進(jìn)行編程,這些電壓可通過(guò) SEL 引腳選擇。兩個(gè)目標(biāo)的輸出電壓不同,壓擺率為 100mV(在 125μs 內(nèi)),即 0.8V/ms(請(qǐng)參閱圖 1-1)。
當(dāng)輸出電壓從高輸出電壓緩降至較低輸出電壓時(shí),該器件不會(huì)主動(dòng)對(duì)輸出電容器放電。當(dāng)應(yīng)用的負(fù)載較輕時(shí),這會(huì)導(dǎo)致輸出電壓穩(wěn)定時(shí)間變長(zhǎng)(參閱圖 1-2)。穩(wěn)定時(shí)間可使用Equation1 來(lái)計(jì)算。
其中
圖 1-1 具有高負(fù)載的 DVS
圖 1-2 具有輕負(fù)載的 DVS在轉(zhuǎn)換器正常運(yùn)行期間,禁用 R2D 接口,以節(jié)省電力并提高效率。在 EN 引腳從低電平切換到高電平且 Vin 已被應(yīng)用后,該器件僅會(huì)在啟動(dòng)時(shí)評(píng)估 CFG 引腳(參閱圖 1-3)。器件開(kāi)始運(yùn)行前,從 EN 低電平到高電平轉(zhuǎn)換的使能時(shí)間的最大值規(guī)定為td(EN) = 1.5ms。在此之后,軟啟動(dòng)特性會(huì)使輸出電壓提升(有關(guān)詳細(xì)信息,請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)表)。典型輸出電壓斜坡時(shí)間可使用公式 2 來(lái)計(jì)算。
圖 1-3 啟動(dòng)行為其中
輸出電壓最終穩(wěn)定之前,從 EN 低電平到高電平轉(zhuǎn)換的總啟動(dòng)時(shí)間是 td(EN) 和 tr(SS) 之和。
當(dāng)輸出電壓不為零時(shí),器件可以啟動(dòng)。如果該應(yīng)用需要輸出電壓,那么在更改 CFG 引腳設(shè)置時(shí),上述特性會(huì)帶來(lái)很大幫助。但在這種情況下,需要相應(yīng)地調(diào)整輸出電容器的大小,以便它可以在 td(EN) 期間為系統(tǒng)供電。公式 3 可用于計(jì)算輸出電容器尺寸 (CO)。
其中
一個(gè)選項(xiàng)是更改 CFG 引腳上的電阻器值。CFG 引腳上電阻值的變化只會(huì)在將 EN 引腳從高電平切換為低電平再切換到高電平后才會(huì)更改配置。
圖 1-4 多電阻器配置圖 1-4 所示為在 2 個(gè)電阻器值之間切換的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)方式。當(dāng)晶體管打開(kāi)時(shí),將選擇 R1。當(dāng)晶體管閉合時(shí),兩個(gè)電阻器的并聯(lián)電阻決定了新值 (Rtotal)。R2 是并聯(lián)電阻器,可以使用公式 4 計(jì)算。
其中
例如,如果 CFG3 設(shè)置應(yīng)在 2.1V 和 3.3V 之間更改,則 R1 必須為 16.2kΩ。由于 R2 = 1.24kΩ,Rtotal 計(jì)算結(jié)果為 1.152kΩ。
可以向 CFG 引腳施加電壓,而不是切換電阻器。圖 1-5 所示為 R2D 接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。啟動(dòng)時(shí),ADC 讀取外部電阻器兩端的電壓。因此,可以在啟動(dòng)期間通過(guò) DAC 對(duì) CFG 引腳應(yīng)用電壓 (VCFG)。啟動(dòng)后可禁用 DAC。
注意,所需的電壓取決于輸入電壓 (VIN) 和外部電阻器。電壓可以通過(guò)公式 5 來(lái)計(jì)算。
其中
圖 1-5 CFG 引腳接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例如,如果 CFG3 設(shè)置應(yīng)在 2.1V 至 3.3V 范圍內(nèi)更改,并且 VIN = 3.3V,那么 VCFG 為 111mV 或 1.086V。