TPS60212 稳压 3.3V 50mA、低电量检测器、具有超低工作电流的低纹波电荷泵数据手册

TPS6021x 升压稳压电荷泵在 1.8V 至 3.6V 输入电压范围内产生 3.3V ±4% 的输出电压。这些器件通常由两个碱性、镍镉或镍氢电池或一个初级锂 MnO2（或类似）纽扣电池供电，工作电压低至 1.6 V。TPS60210和TPS60211的连续输出电流至少为 100 mA，TPS60212和TPS60213的连续输出电流至少为 50 mA， 全部来自 2V 输入。
*附件：tps60212.pdf

可以使用 SNOOZE 引脚对三种工作模式进行编程。当 SNOOZE 为低电平时，设备将进入贪睡模式。在贪睡模式下，该器件以 2 uA 的典型静态电流工作，而输出电压保持在 3.3 V ±6%。这低于大多数电池的自放电电流。贪睡模式下的负载电流限制为 2 mA。当 SNOOZE 为高电平时，设备进入正常工作模式。在正常工作模式下，该器件在新开发的 linskip 模式下工作，一旦输出电流超过约 7 mA 的 linskip 电流阈值，它就会从轻负载下的省电脉冲跳跃模式无缝切换到低噪声恒频线性调节模式。在此模式下，器件通过内部振荡器运行。如果 SNOOZE 已计时，则设备与外部时钟信号同步;因此，可以控制和最小化开关谐波。

只需四个外部电容器即可构建完整的低纹波DC/DC转换器。两个单端电荷泵的推挽式工作模式确保了电荷连续传输到输出时的低输出电压纹波。所有器件都可以在满载电流下启动。这些器件包括一个低电量检测器，当电池电压低于用户定义的阈值电压时发出警告，或者一个电源良好检测器，当输出电压达到其标称值的约 90% 时，该检测器会激活。该DC/DC转换器不需要电感器;因此，系统的 EMI 降至最低，使其更易于在设计中使用。它采用小型 10 引脚 MSOP 封装 （DGS）。

特性

• 1.8V至3.6V输入电压范围内的3.3V稳压输出电压
• 贪睡模式下的超低工作电流，典型值为 2 uA，输出电流高达 2 mA
• 小于 5 mV （PP） 通过推挽式拓扑实现输出电压纹波
• 集成低电量和电源良好检测器
• 开关频率可与外部时钟信号同步
• 以高达 90% 的效率和 35 uA 的静态电流延长电池使用时间
• 由于不使用电感器，因此易于设计、低成本、低 EMI 电源
• 采用超小型10引脚MSOP的紧凑型转换器解决方案，只需四个外部电容器
• 提供评估模块 （TPS60210EVM-167）
• 应用
  • 在电池供电的应用中用电感器取代DC/DC转换器，例如：
    • 两个电池单元到3.3V转换
    • MSP430 超低功耗微控制器和其他电池供电微处理器系统
    • 血糖仪和其他医疗器械
    • MP3 便携式音频播放器
    • 备用电池升压转换器
    • 无绳电话、PDA

参数

‌1. 产品概述‌
TPS60210/11/12/13是德州仪器（TI）推出的高效、低纹波电荷泵芯片系列，可将1.8V-3.6V输入电压升压至稳定的3.3V输出（±4%精度）。主要特点包括：

• ‌超低功耗‌：休眠模式（Snooze Mode）下静态电流仅2μA，适合电池供电设备。
• ‌低纹波‌：推挽拓扑结构实现<5mV峰峰值输出纹波。
• ‌高集成度‌：内置低电量检测（LBI）或电源良好指示（PG），仅需4个外部电容。
• ‌无电感设计‌：降低EMI和成本，适用于空间受限应用。

‌2. 关键特性‌

• ‌输出能力‌：
  • TPS60210/11：100mA连续输出（2V输入时）
  • TPS60212/13：50mA连续输出（2V输入时）
• ‌工作模式‌：
  • ‌正常模式‌：35μA静态电流，支持7mA以上负载的线性调节模式（Linskip）和轻载脉冲跳跃模式。
  • ‌休眠模式‌：通过SNOOZE引脚控制，静态电流降至2μA，输出电流限制为2mA。
  • ‌外部时钟同步‌：支持最高800kHz外部时钟同步。

‌3. 典型应用电路‌

• ‌ 低电量检测型号（TPS60210/12） ‌：通过电阻分压设置阈值（如1.18V），LBO引脚输出警告信号。
• ‌ 电源良好检测型号（TPS60211/13） ‌：PG引脚在输出电压达到90%标称值时触发。
• ‌推荐电容配置‌：
  • 输入电容（Ci）：2.2-4.7μF（陶瓷X5R/X7R）
  • 飞跨电容（C1/C2）：1μF（全负载）或0.1-0.47μF（轻载）
  • 输出电容（Co）：2.2-10μF（低ESR陶瓷电容）

‌4. 性能参数‌

• ‌效率‌：最高90%（2.4V输入时），随负载和输入电压变化（见图3-5）。
• ‌输出纹波‌：<5mV（线性模式），20mV（脉冲跳跃模式）。
• ‌温度范围‌：-40°C至85°C。

‌5. 封装与型号选项‌

• ‌封装‌：10引脚MSOP（DGS），尺寸3.1mm×3.1mm。
• ‌型号差异‌：| 型号 | 输出电流 | 功能 | 标记 |
  | ---------- | ---------- | -------------- | ------ |
  | TPS60210 | 100mA | 低电量检测 | AFD |
  | TPS60211 | 100mA | 电源良好检测 | AFE |
  | TPS60212 | 50mA | 低电量检测 | AFF |
  | TPS60213 | 50mA | 电源良好检测 | AFG |

‌6. 设计注意事项‌

• ‌布局优化‌：高频开关需短走线，电容紧邻芯片放置（参考图24布局示例）。
• ‌热管理‌：最大功耗390mW（3.6V输入/100mA输出），需注意散热。

‌7. 应用领域‌

• 两节电池（碱性/NiCd/NiMH）至3.3V转换
• 便携式医疗设备（如血糖仪）、MP3播放器
• MSP430超低功耗微控制器电源