TPS60120 稳压 3.3V 高效电荷泵 DC/DC 转换器，带低电量检测器数据手册

TPS6012x 升压稳压电荷泵在 1.8V 至 3.6V 输入电压（两节碱性、镍镉或镍氢电池）下产生 3.3V 或 3V ±4% 的输出电压。它们可以提供至少 200 mA 的输出电流（TPS60122和 TPS60123 为 100 mA），所有这些都来自 2V 输入。需要四个外部电容器来构建一个完整的高效DC/DC电荷泵转换器。为了在宽输入电压范围内实现高效率，电荷泵自动选择1.5倍或倍频转换模式。通过2 V输入，所有IC都可以以满载电流启动。
*附件：tps60120.pdf

这些器件具有省电脉冲跳转模式，可在轻负载下延长电池寿命。TPS60120、TPS60122和TPS60124包括一个低电量比较器。TPS60121、TPS60123和TPS60125具有电源良好的输出。逻辑关断功能将电源电流降低到最大1uA，并断开负载与输入的连接。特殊的电流控制电路可防止在启动过程中从电池中汲取过多电流。该DC/DC转换器不需要电感器，因此EMI问题较低。它采用小型、热增强型 20 引脚 PowerPAD^TM的^包 （PWP）。

特性

• 由于采用特殊的开关拓扑结构，在输入电压范围内具有较高的平均效率
• 输入电压范围为1.8V至3.6V的最小200mA输出电流
• 稳压3.3V或3V±4%输出电压
• 无需电感器，低 EMI
• 只需四个外部元件
• 55-uA 静态电源电流
• 0.05 uA 关断电流
• 关机时负载断开
• 集成低电量和电源良好检测器
• 提供评估模块 （TPS60120EVM-142）
• 应用
  • 由两个电池供电的应用
  • 便携式仪器
  • 电池供电的微处理器系统
  • 微型设备
  • 备用电池升压转换器
  • PDA、组织者、笔记本电脑
  • MP-3 便携式音频播放器
  • 手持式仪器
  • 医疗器械（例如血糖仪）
  • 无绳电话

参数

‌1. 产品概述‌
TPS6012x系列是德州仪器（TI）推出的高效电荷泵DC/DC转换器，专为两节电池供电的便携式设备设计。该系列包含6款型号（TPS60120-TPS60125），提供3.3V或3V±4%的稳压输出，输入电压范围为1.8V至3.6V，输出电流能力达200mA（部分型号为100mA）。其核心特点包括：

• ‌高效转换‌：通过自适应切换1.5x/2x升压模式，效率最高达90%（典型值）。
• ‌低功耗‌：静态电流仅55μA，关断电流0.05μA。
• ‌集成功能‌：部分型号集成低电量检测（LBI/LBO）或电源良好指示（PG）。
• ‌简化设计‌：仅需4个外部电容（无电感），支持小型化PCB布局。

‌2. 关键特性‌

• ‌输入/输出范围‌：1.8V-3.6V输入，3V/3.3V稳压输出（±4%精度）。
• ‌输出能力‌：200mA（TPS60120/21/24/25）或100mA（TPS60122/23）。
• ‌工作模式‌：
  • ‌自适应模式‌：根据输入电压和负载自动选择1.5x或2x升压。
  • ‌脉冲跳跃模式‌：轻载时降低开关频率以提升效率。
• ‌保护功能‌：欠压锁定（UVLO）、短路电流限制（115mA）、热关断。

‌3. 应用场景‌

• 便携式设备：PDA、MP3播放器、医疗仪器（如血糖仪）。
• 电池供电系统：微处理器备份电源、手持仪表、无线电话。

‌4. 典型电路设计‌

• ‌外部元件‌：
  • 输入电容（Ci）：10μF陶瓷/X7R（低ESR）。
  • 飞跨电容（C1F/C2F）：2.2μF陶瓷。
  • 输出电容（Co）：22μF陶瓷/X7R。
• ‌布局建议‌：优先使用多层板，缩短电容与IC的走线距离，优化散热设计（PowerPAD封装需焊接至PCB）。

‌5. 扩展功能‌

• ‌并联应用‌：两片TPS6012x并联可实现400mA输出（需独立飞跨电容）。
• ‌超低静态电流模式‌：通过MCU周期性唤醒，延长电池寿命。
• ‌输出快速放电‌：外接MOSFET可在关断时主动放电。

‌6. 封装与选型‌

• ‌封装‌：20引脚HTSSOP（PWP），带散热焊盘。
• ‌型号差异‌：
  • TPS60120/22/24：集成低电量检测。
  • TPS60121/23/25：集成电源良好指示。

‌7. 性能图表‌
文档包含效率、输出电压纹波、负载瞬态响应等实测曲线，例如：

• 2.4V输入时，100mA负载下效率＞80%。
• 输出纹波＜50mV（陶瓷电容配置）。

‌8. 设计资源‌

• 评估模块：TPS60120EVM-142。
• 相关器件：TPS6010x（3.3V低噪声）、TPS6013x（5V高效电荷泵）。

‌结论‌
TPS6012x系列通过创新的自适应拓扑和高度集成，为空间受限的电池设备提供了高效、紧凑的电源解决方案，适用于对功耗和体积敏感的应用场景。