ZHDS187G March   2008  – June 2020 TPS40210 , TPS40211

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 修订历史记录
  6. 5 引脚配置和功能
    1.     引脚功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  软启动
      2. 7.3.2  BP 稳压器
      3. 7.3.3  关断（DIS/EN 引脚）
      4. 7.3.4  最小导通时间和关断时间注意事项
      5. 7.3.5  设置振荡器频率
      6. 7.3.6  同步振荡器
      7. 7.3.7  电流检测和过流
      8. 7.3.8  电流检测和次谐波不稳定性
      9. 7.3.9  电流检测滤波
      10. 7.3.10 控制环路注意事项
      11. 7.3.11 栅极驱动电路
      12. 7.3.12 TPS40211
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 在最低输入电压附近工作
      2. 7.4.2 通过 DIS/EN 引脚实现运行
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 12V 至 24V 非同步升压稳压器
        1. 8.2.1.1 设计要求
        2. 8.2.1.2 详细设计过程
          1. 8.2.1.2.1  使用 WEBENCH 工具定制设计方案
          2. 8.2.1.2.2  占空比估算
          3. 8.2.1.2.3  电感器选型
          4. 8.2.1.2.4  整流器二极管选型
          5. 8.2.1.2.5  输出电容器选型
          6. 8.2.1.2.6  输入电容器选型
          7. 8.2.1.2.7  电流检测和电流限制
          8. 8.2.1.2.8  电流检测滤波器
          9. 8.2.1.2.9  开关 MOSFET 选型
          10. 8.2.1.2.10 反馈分压电阻器
          11. 8.2.1.2.11 误差放大器补偿
          12. 8.2.1.2.12 RC 振荡器
          13. 8.2.1.2.13 软启动电容器
          14. 8.2.1.2.14 稳压器旁路
          15. 8.2.1.2.15 物料清单
        3. 8.2.1.3 应用曲线
      2. 8.2.2 12V 输入、700mA LED 驱动器，高达 35V 的 LED 灯串
        1. 8.2.2.1 设计要求
        2. 8.2.2.2 详细设计过程
  10. 9 电源相关建议
  11. 10布局
    1. 10.1 布局指南
    2. 10.2 布局示例
  12. 11器件和文档支持
    1. 11.1 器件支持
      1. 11.1.1 第三方产品免责声明
      2.      66
      3. 11.1.2 相关器件
      4. 11.1.3 开发支持
        1. 11.1.3.1 使用 WEBENCH 工具定制设计方案
    2. 11.2 文档支持
      1. 11.2.1 相关文档
    3. 11.3 相关链接
    4. 11.4 接收文档更新通知
    5. 11.5 支持资源
    6. 11.6 商标
    7. 11.7 静电放电警告
    8. 11.8 术语表
  13. 12机械、封装和可订购信息
    1.     79

封装选项

请参考 PDF 数据表获取器件具体的封装图。

机械数据 (封装 | 引脚)
  • DRC|10
  • DGQ|10
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

7.3.1 软启动

TPS40210 和 TPS40211 的软启动功能为闭环软启动，这意味着输出电压以线性斜坡方式爬升，与 SS 引脚产生的斜坡电压成正比。该斜坡由从 BP 引脚连接到 SS 引脚的内部电阻器以及从 SS 引脚连接到 GND 的外部电容器共同生成。SS 引脚电压 (VSS) 经电平位移下降约 VSS(ofst)（大约 700mV）后，送入误差放大器的其中一路同相输入端“+”（多个同相输入“+”中，以电压最低的一路为准）。当该电平位移后的电压 (VSSE) 在时间 t1 开始上升时（请参阅图 7-1），控制器预期的输出电压也会随之上升。由于 VSSE 起始电压接近 0 V，因此控制器会尝试从零伏开始对输出电压进行调节。由于转换器架构的原因，该控制方式无法实现。输出电压实际起始值为输入电压减去二极管压降 (VIN - VD)，并从此电平开始爬升。输出电压开始上升的时刻 (t2) 正是 VSSE 斜坡电压超过临界值，使其对应输出电压超过 (VIN - VD) 的时刻。此电压电平标记为 VSSE(1)。输出电压从理论零上升到最终调节值（从 t1 到 t3）所需的时间，由连接到 SS 引脚的电容器 (CSS) 从高于 GND 的 VSS(ofst) 开始完成 700mV 范围爬升的耗时决定。

TPS40210 TPS40211 SS 引脚电压和输出电压图 7-1 SS 引脚电压和输出电压
TPS40210 TPS40211 SS 引脚功能电路图 7-2 SS 引脚功能电路

图 7-1 中给定软启动时间 t3–t1 所需的电容，可通过方程式 1 计算得出。

方程式 1. TPS40210 TPS40211

其中

  • tSS 是软启动时间，单位为秒
  • RSS(chg) 是 SS 充电电阻，单位为 Ω，通常为 500kΩ
  • CSS 是 SS 引脚上的电容器的值，单位为 F
  • VBP 是 BP 引脚上的电压值，单位为 V
  • VSS(ofst) 是从 SS 引脚到误差放大器的近似电平位移（约 700mV）
  • VFB 是误差放大器基准电压，典型值为 700mV

请注意，tSS 是输出电压从 0V 上升至最终输出电压所需的时间。另请注意节 6.5中提供的 RSS(chg)。该电阻容差会导致输出上升时间存在偏差，设计必须预留裕量以抵消该影响。

另请注意 VBP。其值根据输入条件而变化。例如，采用缓慢上升输入运行的转换器会将 VBP 初始化为相当低的值，并在整个启动阶段逐步升高。如果控制器的输入端电压高于 8V，并且 DIS 引脚用于停止然后重新启动转换器，则在整个启动序列中，VBP 约为 8V。BP 上的电压越高，启动时间越短，反之，BP 上的电压越低，启动时间越长。

软启动时间 (tSS) 必须合理取值，保证转换器平稳启动，避免启动阶段触发过流保护。由于过流状态是通过检测 ISNS 引脚上的峰值电压触发的，因此该电压必须保持在过流阈值电压 VISNS(oc) 以下。ISNS 引脚上的电压由转换器负载电流、输出电压和输出电容的上升速率以及电流检测电阻器共同决定。转换器必须支持的总输出电流是输出电容器所需充电电流与启动期间必须提供的任何外部负载电流之和。该电流必须小于方程式 15 或方程式 16 中用于确定电流检测电阻器值的 IOUT(oc) 值（取决于转换器的工作模式）。在这些公式中，控制器达到最终输出电压时的实际输入电压是计算中需要使用的重要输入电压。如果输入电压缓慢上升并在启动时间结束时小于标称输入电压，则输出电流限制小于标称输入电压下的 IOUT(oc)。必须减小输出电容器充电电流（减小 COUT 或增大 tSS），或者必须增加 IOUT(oc) 并计算新的 RISNS 值。

方程式 2. TPS40210 TPS40211
方程式 3. TPS40210 TPS40211

其中

  • IC(chg) 是输出电容器充电电流，单位为 A
  • COUT 是总输出电容，单位为 F
  • VOUT 是输出电压，单位为 V
  • tSS 是根据 方程式 1 得出的软启动时间
  • IOUT(oc) 是目标过流触发点，单位为 A
  • IEXT 是任何外部负载电流，单位为 A

SS 引脚上的电容器 (CSS) 也在过流功能中发挥作用。它用作重启尝试之间的计时器。只要控制器检测到过流情况，SS 引脚就会通过电阻器 RSS(dchg) 连接到 GND。开关动作会停止，并且在 SS 引脚放电至软启动复位阈值 VSS(rst) 之前不会发生任何其他情况。此时，允许 SS 引脚电容器通过充电电阻器 RSS(chg) 再次充电，并且控制器自此重新启动。最短重启间隔为 SS 引脚电压从 VSS(ofst)（约 700mV）放电至 VSS(rst) (150mV)，再回升至 VSS(ofst) 并恢复开关动作的完整周期。实际上，这是一个保守估计，因为在 VSSE 斜坡上升到所要求的输出电压大于控制器输出端的输出电压之前，开关动作不会恢复。这种情况在某个 SS 引脚电压大于 VSS(ofst) 时发生，并取决于在开关动作停止时，转换器输出过压上残余的电压。可以使用方程式 4、方程式 5 和方程式 6 计算最短重启时间。

方程式 4. TPS40210 TPS40211
方程式 5. TPS40210 TPS40211
方程式 6. TPS40210 TPS40211
TPS40210 TPS40211 过流期间的软启动图 7-3 过流期间的软启动