ZHCAFW0 October   2025 TPS61299

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2启动
    1. 2.1 体二极管导通
    2. 2.2 预充电
    3. 2.3 向下计数模式
  6. 3输出短路保护
    1. 3.1 连续重启
      1. 3.1.1 通过预充电持续重启
      2. 3.1.2 通过降压模式实现连续重启
    2. 3.2 断续重启
      1. 3.2.1 通过预充电实现断续重启
      2. 3.2.2 通过降压模式实现断续重启
    3. 3.3 升压转换器短路保护行为汇总
  7. 4升压转换器启动行为总结
  8. 5参考资料

向下计数模式

TPS61299 与 TPS61022 的预充电方法不同。当输出电压低于输入电压时,TPS61299 采用一种称为“降压模式”的开关充电方法为输出充电。电流控制需要产生一个高于输入的电压,以便实现伏秒平衡。

TPS61299 是 PMOS 降压模式的典型示例。与 TPS61022 等预充电器件类似,TPS61299 将源极切换到 SW 引脚,以阻断前面提到的浪涌电流。图 2-11 展示了 TPS61299 的降压模式行为。

 TPS61299 降压模式行为图 2-11 TPS61299 降压模式行为

与升压模式开关过程类似,一个降压模式开关周期分为低侧相位和高侧相位。在低侧相位期间,低侧开关导通,电感电流以斜率 VIN/L 上升。接着在高侧相位期间,低侧开关关断,而高侧开关将栅极连接到输入。如 图 2-12所示,电感电流为栅极电容充电,并升高 SW 引脚的电压。

 降压模式的高侧相位图 2-12 降压模式的高侧相位

随着 Vgs 上升,高侧进入饱和区域,并使用 Id 为输出电容器充电。电流 Ig 继续对 Cg 充电并升高 Vsw,直到 Id 与 IL 匹配。此时,方程式 17 给出了 SW 引脚上的电压。

方程式 17. Vsw=Vgs+Vin

当该 SW 电压高于 Vin 时,可以实现伏秒平衡,并且可以通过与升压模式相同的方式来控制器件。图 2-13 显示了 TPS61299 启动波形。

 TPS61299 启动波形图 2-13 TPS61299 启动波形
降压模式器件克服了预充电在低 Vin 启动能力方面的缺点。对于预充电器件,高侧开关的 Vgs 接收来自输入电压的电源,且不能超过输入电压。如果输入电压不足以使开关形成导电沟道,器件将无法启动。然而,由于 Vgs 由电感电流(而非输入电流)充电,降压模式器件可以在低得多的输入电压下启动。这使得降压模式器件更适用于低 Vin 产品。

此外,对于使用 NMOS 作为高侧开关的高电流器件,无法进行预充电。对于 NMOS 上部开关,栅极电压必须超过输入电压才能使接口反相。如果不进行开关操作,自举电容器便无法充电,栅极电压也就无法提供。

然而,与预充电器件相比,降压模式器件的效率较差。降压模式的功率损耗由 方程式 18 给出,预充电的功率损耗由 方程式 19 给出。显然,由于高侧 MOSFET 上的电压较高,降压模式器件比预充电器件损耗更大。

方程式 18. Ploss=Vgs+Vin-VoIo
方程式 19. Ploss=Vin-VoIo