TPS60401-Q1 汽车非稳压60mA电荷泵电压逆变器，20kHz固定频率数据手册

TPS6040x-Q1 系列器件可从 输入电压范围为 1.8 V 至 5.25 V。这些器件通常由预稳压的 电源轨为 5 V 或 3.3 V。由于其宽输入电压范围，两个或三个 NiCd、NiMH 或 碱性电池以及一个锂离子电池也可以为它们供电。

只需三个外部1μF电容即可构建完整的DC-DC电荷泵 逆变器。完整的转换器采用 5 引脚 SOT-23 封装，可基于 50 毫米^2^板区。替换通常需要的肖特基二极管 使用集成电路启动到负载可以实现额外的电路板面积和元件数量 减少。
*附件：tps60401-q1.pdf

TPS6040x-Q1 可提供 60 mA 的最大输出电流，典型转换 在较宽的输出电流范围内效率大于 90%。三种设备选项 提供具有 20 kHz、50 kHz 和 250 kHz 固定频率作的 TPS60401/2/3-Q1。 TPS60400-Q1 器件具有可变开关频率，可降低工作电流 具有宽负载范围的应用，并支持使用低值电容器进行设计。

特性

• 符合汽车应用标准
• AEC-Q100 测试指南，结果如下：
  • 器件温度等级 1：–40°C 至 +125°C 环境工作温度范围
  • 设备 HBM ESD 分类 2 级
  • 设备 CDM ESD 分类级别 C6
• 反转输入电源电压
• 高达 60 mA 的输出电流
• 只需三个小型1 μF陶瓷电容器
• 输入电压范围为1.8 V至5.25 V
• PowerSave模式可在低输出电流下提高效率（TPS60400-Q1）
• 器件静态电流典型值：100 μA
• 集成有源肖特基二极管，用于启动到负载
• 小型 5 引脚 SOT23 封装
• 可用评估模块：TPS60400EVM-178

参数

方框图

‌1. 产品概述‌
TPS6040x-Q1是德州仪器（TI）推出的汽车级电荷泵电压逆变器系列，包含TPS60400-Q1、TPS60401-Q1、TPS60402-Q1和TPS60403-Q1四款型号。核心功能是将1.8V至5.25V的输入电压转换为非稳压负输出电压，最大输出电流60mA，典型转换效率超过90%。仅需3个外部小容量陶瓷电容（1μF或根据型号调整）即可构建完整DC-DC逆变电路，封装为5引脚SOT-23，占用面积仅50mm²。

‌2. 关键特性‌

• ‌汽车级认证‌：符合AEC-Q100标准，支持-40°C至+125°C工作温度。
• ‌高效设计‌：集成主动肖特基二极管简化启动电路，典型静态电流100μA。
• ‌灵活配置‌：
  • TPS60400-Q1：可变开关频率（50kHz至250kHz），适配宽负载范围。
  • TPS60401/2/3-Q1：固定频率分别为20kHz、50kHz、250kHz。
• ‌低外部元件需求‌：仅需1μF（或型号指定值）的飞跨电容（C(fly)）、输入电容（CI）和输出电容（CO）。

‌3. 应用场景‌

• 汽车信息娱乐系统、仪表盘
• LCD显示负压供电
• 需要负电源的运算放大器电路
• 电池供电设备（如NiCd/NiMH/碱性电池或Li-Ion电池系统）

‌4. 设计要点‌

• ‌电容选择‌：推荐低ESR陶瓷电容，具体值需根据型号和输出电流调整（如TPS60401-Q1需10μF电容）。
• ‌输出性能‌：输出电压接近-VI，但受负载电流影响（VO = -(VI - RO×IO)），输出阻抗约15Ω（5V输入时）。
• ‌布局优化‌：电容应尽量靠近器件引脚以降低纹波（典型纹波20mVp-p）。

‌5. 扩展功能‌

• ‌RC/LC后级滤波‌：可进一步降低输出纹波（如LC滤波后纹波可降至28mVp-p）。
• ‌级联/并联‌：
  • 两级级联实现-2×VI输出（需注意阻抗叠加）。
  • 多器件并联降低总输出阻抗（需按比例增加CO容量）。
• ‌关断控制‌：通过外部逻辑电路切断输入实现关断。

‌6. 典型电路示例‌

• ‌电压逆变器‌：基础电路仅需C(fly)、CI、CO三个电容。
• ‌轨分割器‌：生成±VI/2双电源，适用于运放供电。
• ‌GaAs偏置电源‌：结合TLV431稳压器提供精确负压（如-2.7V/3mA）。

‌7. 机械与订购信息‌

• 封装：SOT-23-5（2.8mm×2.9mm），符合MO-178标准。
• 工作温度：-40°C至125°C，热阻221.2°C/W（未焊接）。
• 型号后缀差异：区分固定频率与可变频率版本（如TPS60403-Q1为250kHz固定频率）。