TPS60401 60mA电荷泵电压逆变器，固定20kHz工作数据手册

TPS6040x 系列器件从 1.6 V 至 5.5 V 的输入电压产生未稳压的负输出电压。这些器件通常由 5 V 或 3.3 V 的预稳压电源轨供电。由于其宽输入电压范围，两个或三个镍镉、镍氢或碱性电池单元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。整个转换器采用 5 引脚 SOT-23 封装，可构建在 50 mm 上^2^板区。通过替换集成电路启动到负载通常需要的肖特基二极管，可以减少额外的电路板面积和元件数量。
*附件：tps60401.pdf

TPS6040x 可提供 60 mA 的最大输出电流，在较宽的输出电流范围内典型转换效率大于 90%。提供三种器件选项，具有 20 kHz、50 kHz 和 250 kHz 固定频率作。TPS60400具有可变开关频率，可降低负载范围宽的应用中的工作电流，并支持使用低值电容器进行设计。

特性

• 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1.6 V至5.5 V
• PowerSave模式，可在低输出电流（TPS60400）下提高效率
• 器件静态电流典型值 65 μA
• 集成有源肖特基二极管，用于启动到负载
• 小型 5 引脚 SOT-23 封装
• 评估模块提供 TPS60400EVM-178

参数

方框图

‌1. 产品概述‌
TPS60400/01/02/03是德州仪器（TI）推出的非稳压型电荷泵电压逆变器系列，可将1.6V至5.5V输入电压转换为负输出电压（-1.6V至-5.5V），最大输出电流60mA。仅需3个外部陶瓷电容（典型值1μF）即可构建完整DC-DC逆变电路，采用5引脚SOT-23封装，占用面积仅50mm²。

‌2. 关键特性‌

• ‌宽输入范围‌：1.6V至5.5V，兼容锂电池/碱性电池
• ‌高效转换‌：典型效率>90%（TPS60400轻载时支持PowerSave模式）
• ‌低静态电流‌：典型65μA
• ‌集成保护‌：内置肖特基二极管用于带载启动
• ‌可选频率‌：
  • TPS60400：可变频率（50kHz-250kHz）
  • TPS60401/02/03：固定频率（20kHz/50kHz/250kHz）

‌3. 应用场景‌

• LCD偏置电压
• RF功率放大器GaAs偏置
• 便携式仪器传感器供电
• 医疗设备与电池供电设备

‌4. 典型电路设计‌

• ‌基础逆变电路‌：需1μF输入电容（CI）、飞跨电容（C(fly)）和输出电容（CO）
• ‌输出滤波‌：可通过RC/LC后级滤波降低纹波（如RP=50Ω+CP=0.1μF可衰减纹波至12.5%）
• ‌扩展应用‌：
  • ‌电压分压器‌：生成VIN/2电压（需注意输入≤6.5V）
  • ‌倍压/逆变组合‌：同时输出2×VIN和-VIN（总电流≤60mA）
  • ‌并联扩容‌：多器件并联降低输出阻抗

‌5. 性能参数‌

• ‌输出阻抗‌：约15Ω（5V输入时）
• ‌纹波电压‌：15-35mV（取决于型号和负载）
• ‌温度范围‌：-40°C至+85°C

‌6. 封装与订购信息‌

• ‌封装‌：5引脚SOT-23（2.9mm×1.6mm）
• ‌型号差异‌：| 型号 | 频率特性 | 推荐电容值 |
  | ---------- | ---------------- | ------------ |
  | TPS60400 | 可变频率 | 1μF |
  | TPS60401 | 20kHz固定频率 | 10μF |
  | TPS60402 | 50kHz固定频率 | 3.3μF |
  | TPS60403 | 250kHz固定频率 | 1μF |

‌7. 设计注意事项‌

• ‌电容选型‌：建议使用低ESR陶瓷电容（如Taiyo Yuden/TDK品牌）
• ‌布局优化‌：电容需尽量靠近IC引脚以降低纹波
• ‌热管理‌：最大结温125°C，环境温度可达115°C（满负载时）