ZHCSY15 March   2025 TPS61381-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 I2C 时序特性
    7. 5.7 典型特性
  7. 6 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1 VCC 电源和 UVLO 逻辑
      2. 6.3.2 启用或关断
      3. 6.3.3 器件工作模式和控制逻辑
      4. 6.3.4 配置为状态指示器
      5. 6.3.5 热关断
    4. 6.4 充电器功能说明
      1. 6.4.1 充电器启用
      2. 6.4.2 LDO 充电器
      3. 6.4.3 镍氢电池充电曲线
      4. 6.4.4 锂电池充电曲线
      5. 6.4.5 超级电容器充电曲线
      6. 6.4.6 电池冷热温度（TS 引脚）
      7. 6.4.7 充电器保护和故障状态指示
    5. 6.5 升压功能说明
      1. 6.5.1 启用和启动
        1. 6.5.1.1 自动切换到升压模式
        2. 6.5.1.2 手动切换到升压模式
      2. 6.5.2 向下计数模式
      3. 6.5.3 输出接地短路保护
      4. 6.5.4 升压控制环路
      5. 6.5.5 电流值运行
      6. 6.5.6 轻负载状态下的功能模式
        1. 6.5.6.1 自动 PFM 模式
        2. 6.5.6.2 强制 PWM 模式
      7. 6.5.7 占空比限制
      8. 6.5.8 BUB 电压环路
      9. 6.5.9 展频
    6. 6.6 电池运行状态 (SOH) 检测功能说明
      1. 6.6.1 SOH 模式运行
      2. 6.6.2 AVI 引脚中的多信号输出
      3. 6.6.3 计算 BUB 的阻抗
    7. 6.7 I2C 串行接口
      1. 6.7.1 数据有效性
      2. 6.7.2 启动条件和停止条件
      3. 6.7.3 字节格式
      4. 6.7.4 确认 (ACK) 和否定确认 (NACK)
      5. 6.7.5 从器件地址和数据方向位
      6. 6.7.6 单独读取和写入
      7. 6.7.7 多重读取和多重写入
  8. 7 寄存器映射
    1. 7.1  寄存器 00H：CHIP_ID
    2. 7.2  寄存器 01H：BOOST_SET1
    3. 7.3  寄存器 02H：BOOST_SET2
    4. 7.4  寄存器 03H：BOOST_SET3
    5. 7.5  寄存器 04H：CHGR_SET1
    6. 7.6  寄存器 05H：CHGR_SET2
    7. 7.7  寄存器 06H：CHGR_SET3
    8. 7.8  寄存器 07H：CHGR_SET4
    9. 7.9  寄存器 08H：CHGR_STATUS
    10. 7.10 寄存器 09H：SOH_SET1
    11. 7.11 寄存器 0AH：SOH_SET2
    12. 7.12 寄存器 0BH：CONTROL_STATUS
    13. 7.13 寄存器 0CH： FAULT_CONDITION
    14. 7.14 寄存器 0DH：STATUS_PIN_SET
    15. 7.15 寄存器 0EH：SW_RST
  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 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1 选择外部 MOSFET
        2. 8.2.2.2 电感器选型
        3. 8.2.2.3 备用电池侧的电容
        4. 8.2.2.4 选择输出电容器
        5. 8.2.2.5 环路稳定性与补偿设计
          1. 8.2.2.5.1 微小信号分析
          2. 8.2.2.5.2 环路补偿设计
      3. 8.2.3 应用曲线
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 器件支持
      1. 9.1.1 第三方产品免责声明
    2. 9.2 文档支持
      1. 9.2.1 相关文档
    3. 9.3 接收文档更新通知
    4. 9.4 支持资源
    5. 9.5 商标
    6. 9.6 静电放电警告
    7. 9.7 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

8.2.2.4 选择输出电容器

设计输出电容器的主要考虑因素是在主电池发生故障且器件转换到升压模式时的输出压降要求。最小 Cout 可通过以下公式计算：

方程式 11. C o u t > I o u t m a x × 20 u s Δ V o u t m a x

其中

• COUT 是输出电容

• IOUTMAX 是最大输出电流

• ΔVOUTMAX 是转换到升压模式时允许的最大输出压降

20us 是器件进入升压模式并开始切换的最长切换时间

输出纹波电压是影响 Cout 选择的另一个因素。假设电容器 ESR 为零，给定纹波所需的最小电容可通过如下计算得出

方程式 12. C o u t > I o u t m a x × ( V o u t - V B U B ) f s w × Δ V × V o u t

其中

• IOUT 是输出电流

• VOUT 是输出 DC 电压

• VBUB 是备用电池电压

• ΔV 是所需的输出电压纹波

• fSW 为切换频率

通常，需要结合使用陶瓷电容器和大容量电解电容器，来提供低 ESR、高纹波电流和低输出电压纹波。

陶瓷电容器具有 DC 偏置降额特性，可在施加 DC 电压时显著降低有效电容。因此，在计算电容时，请检查升压 Vout 目标电压处的 DC 偏置曲线。

电解电容器具有较大的 ESR，且电解电容器的 ESR 在低温条件下会增加 10 倍以上，严重影响环路稳定性。因此，在计算环路稳定性时，请确保考虑了低温条件下的 ESR。多混合电容器在低温下的 ESR 通常较小，因此较推荐使用。

根据应用要求，该应用选择并联四个 10uF 陶瓷电容器的 100uF 电解电容器。