TPS60101 稳压 100mA、3.3V 高功率低噪声电荷泵 DC/DC 转换器数据手册

TPS60101升压稳压电荷泵在1.8V至3.6V输入电压（两节碱性电池、镍镉电池或镍氢电池）下产生3.3V ±4%的输出电压。2V 输入的输出电流为 100 mA。只需四个外部电容器即可构建完整的低噪声DC/DC转换器。两个单端电荷泵的推挽式工作模式确保了电流连续传输到输出时的低输出电压纹波。通过 2V 输入，TPS60101可以启动到满载，负载低至 33 Ω。
*附件：tps60101.pdf

该TPS60101具有恒频模式以最大限度地减少噪声和输出电压纹波，或具有省电脉冲跳跃模式以延长轻负载下的电池寿命。TPS60101开关频率为 300 kHz。逻辑关断功能将电源电流降低到1 uA （最大值），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，并且具有低EMI特性。它采用小型 20 引脚 TSSOP PowerPAD^TM的^包 （PWP）。

特性

• 高达 100 mA 的输出电流
• 小于 5 mVpp输出电压纹波
• 无需电感器/低 EMI
• 稳压 3.3V ±4% 输出
• 只需四个外部元件
• 效率高达 90%
• 1.8V至3.6V输入电压范围
• 50μA静态电源电流
• 0.05μA关断电流
• 关断时负载隔离
• 节省空间的热增强型TSSOP PowerPAD^TM的^包
• 提供评估模块 （TPS60100EVM-131）

参数

‌1. 产品概述‌
TPS60101是一款升压型稳压电荷泵，可将1.8V至3.6V输入电压转换为3.3V±4%输出，最大输出电流100mA。其特点包括：

• ‌高效率‌：最高达90%（2V输入时）
• ‌低噪声‌：输出纹波<5mVpp（恒频模式）
• ‌无电感设计‌：仅需4个外部电容（CIN、C1F、C2F、CO）
• ‌低功耗‌：静态电流50μA，关断电流0.05μA
• ‌封装‌：20引脚TSSOP PowerPAD®（PWP），节省空间

‌2. 关键特性‌

• ‌输入范围‌：1.8V–3.6V（两节碱性/NiCd/NiMH电池）
• ‌输出能力‌：3.3V/100mA（2V输入时）
• ‌工作模式‌：
  • ‌脉冲跳跃模式‌（SKIP=高）：轻载高效，降低静态电流
  • ‌恒频模式‌（SKIP=低）：低纹波，固定300kHz开关频率
  • ‌推挽模式‌（COM=低）：双电荷泵相位差180°，降低纹波
  • ‌单端模式‌（COM=高）：仅需单个飞跨电容（CF）
• ‌附加功能‌：
  • 3.8V预稳压模式（3V8=高）
  • 外部时钟同步（最高800kHz）
  • 欠压锁定（UVLO）保护

‌3. 典型应用电路‌

• ‌基础配置‌（图1）：
  • 输入电容CIN=4.7μF，飞跨电容C1F=C2F=1μF，输出电容CO=10–22μF
  • 反馈引脚（FB）直接连接输出以优化稳压
• ‌LC滤波方案‌（图34）：增加0.1μH电感和1μF电容可进一步抑制纹波

‌4. 性能参数‌

• ‌效率‌：
  • 2V输入/100mA负载：约80%（脉冲跳跃模式）
  • 纹波电压：<5mVpp（恒频模式，CO=22μF）
• ‌启动时间‌：<500μs（33Ω负载）
• ‌温度范围‌：-40°C至85°C

‌5. 设计建议‌

• ‌电容选型‌：
  • 推荐X5R/X7R陶瓷电容（低ESR）或钽电容（表5）
  • 恒频模式需CO≥22μF以降低纹波
• ‌布局‌：
  • 电容尽量靠近IC放置
  • 对称连接电荷泵以优化纹波（图33）
• ‌散热‌：PowerPAD®需焊接至PCB以增强散热

‌6. 应用领域‌

• 电池供电设备（PDA、医疗仪器、手持设备）
• 微处理器/DSP系统备份电源
• 替代电感式DC/DC转换器的场景