Texas Instruments TPS61299/TPS61299-Q1 5.5V升压转换器是同步升压转换器，具有95nA超低静态电流和平均输入电流限制。此系列转换器可为使用碱性电池和纽扣电池的便携式设备提供电源解决方案。TPS61299/TPS61299-Q1转换器可在轻负载条件下实现高效率，从而延长运行时间。TPS61299-Q1转换器符合AEC-Q100标准，适用于汽车应用。此系列转换器适用于智能手表、智能手环和便携式医疗设备。

数据手册：

*附件：TPS61299-Q1数据表.pdf

*附件：TPS61299数据表.pdf

TPS61299/TPS61299-Q1具有0.5V至5.5V的宽输入电压范围，输出电压范围为1.8V到5.5V。该器件具有不同版本，平均输入电流限制范围为5mA至1.9A。此系列转换器具有1.2A电流限制，可在3V至5V转换过程中支持高达500mA的输出电流，并在200mA负载条件下实现约94%的效率。TPS61299/TPS61299-Q1转换器采用6-焊球1.2mmx0.8mm WCSP封装和6引脚1.6mmx0.6mm SOT563封装。

特性

• 输入电压范围：0.5 V至5.5 V
• 启动时的最小输入电压：0.7V
• 输入工作电压低至150mV，信号VIN > 0.7V
• 输出电压范围：VSEL引脚选择输出电压为1.8V至5.5V
• 平均输入电流限制：5mA、25mA、50mA、100mA、250mA、500mA、1.2A和1.9A（不同版本）
• VOUT 静态电流典型值为95nA
• VIN 和SW关断电流典型值为60nA
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 10µA时，效率最高可达91%
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 200mA时，效率最高可达94%
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 0A -> 200mA时，快速瞬态性能稳定时间约为8µs
• EN为低电平时真正断开
• 自动PFM/PWM模式转换
• VIN > VOUT 时，自动直通
• 输出SCP和热关断保护
• 6引脚WCSP (1.2mm x 0.8mm)/SOT563封装 (1.6mm x 1.6mm)

功能框图

德州仪器TPS61299超低静态电流升压转换器技术解析与应用指南

一、产品概述

德州仪器(TI)的TPS61299系列是一款具有95nA超低静态电流的同步升压转换器，专为碱性电池和纽扣电池供电的便携设备设计。该器件具有以下核心特性：

• ‌超宽输入电压范围‌：0.5V至5.5V（TPS61299x最低启动电压0.7V，TPS61299xA最低0.9V）
• ‌可调输出电压‌：1.8V至5.5V（1.2A电流限制版本）；1.8V至5V（TPS612997/A版本）
• ‌超低功耗‌：
  • 典型静态电流95nA（VOUT端）
  • 关断电流60nA（TPS61299x）或30nA强制直通电流（TPS61299xA）
• ‌高效率表现‌：
  • VIN=3.6V至5V转换时，10μA负载效率达91%
  • 200mA负载时效率高达94%
• ‌快速瞬态响应‌：0A→200mA负载阶跃时建立时间约8μs
• ‌多重保护功能‌：输出短路保护(SCP)和热关断保护

二、核心技术架构

2.1 控制架构

TPS61299采用滞环电流模式(ACM)控制方案，具有以下特点：

• 保持恒定电感纹波电流(约350mA)
• 根据负载自动调整电感谷值电流
• 轻载时进入突发模式(Burst Mode)提升效率
• 支持自动PFM/PWM模式转换

2.2 功率级集成

器件内部集成：

• 高边MOSFET（RDS(on)典型值150mΩ）
• 低边MOSFET（RDS(on)典型值88mΩ）
• 功率电感（推荐值1μH）
• 基本无源元件

2.3 工作模式

• ‌升压模式‌：当VIN < VOUT时工作
• ‌降压模式‌：当VIN > VOUT时自动切换
• ‌直通模式‌：VIN > VOUT+100mV时启用（250mA及以上电流限制版本）

三、关键设计参数

3.1 电气特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压范围	-	0.5	-	5.5	V
输出电压精度	PWM/PFM模式	-	±2%	-	-
静态电流	无负载	-	95	300	nA
开关频率	VIN=3.6V, VOUT=5V	-	3	-	MHz

3.2 版本选择

型号	输入电流限制	输出范围	EN低电平功能
TPS61299	1.2A	1.8-5.5V	真关断
TPS61299A	1.2A	1.8-5.5V	强制直通
TPS612997	1.9A	1.8-5V	真关断

四、典型应用设计

4.1 锂离子电池至5V转换电路

‌设计参数‌：

• 输入电压：2.7-4.3V
• 输出电压：5V（快速模式）
• 输出电流：200mA
• 输出纹波：±50mV

‌关键元件选择‌：

1. ‌电感‌：推荐1μH（如Cyntec HTTH16080H-1R0MSR-99）
2. ‌输出电容‌：≥20μF陶瓷电容（考虑直流偏置降额）
3. ‌输入电容‌：10μF陶瓷电容（长导线供电时需加钽电容）

4.2 布局指南

• 主电流路径使用宽短走线
• 输入/输出电容和电感尽量靠近器件
• 底层布置大面积GND平面并通过过孔连接
• 对于WCSP封装（YBH），焊盘尺寸为1.2mm×0.8mm

五、热管理

器件最大结温为125°C，热性能参数：

• θJA（WCSP封装）：130°C/W
• θJB（WCSP封装）：39.4°C/W
• ψJT（WCSP封装）：0.2°C/W

在12V输入、1V/20A输出条件下，模块表面温度约85°C。建议：

• 使用厚铜PCB
• 增加散热过孔
• 大电流应用考虑强制风冷

六、应用领域

1. ‌可穿戴设备‌：
   • 智能手表
   • 智能手环
   • TWS耳机
2. ‌医疗电子‌：
   • 便携式医疗设备
   • 健康监测仪器
3. ‌工业应用‌：
   • 光学模块
   • 低功耗传感器节点