TPS60101應(yīng)用于低功耗手持式設(shè)定器的電源設(shè)計(jì)方案
TI公司 梁偉
隨著低功耗單片機(jī)及輔助芯片應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，各種應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)有了更加嚴(yán)格的要求，便攜式解決方案在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中開(kāi)始占據(jù)越來(lái)越大的比重，并越來(lái)越多地傾向于低電壓、低功耗、微型化設(shè)計(jì)。在這些便攜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，一般均采用電池作為系統(tǒng)供電方式。在一些使用交流供電的系統(tǒng)中，也設(shè)計(jì)了后備電池供電方式。TPS60101具有微功耗、高效率、可控、寬輸入電壓范圍、穩(wěn)壓效果好、低漏電流、體積小等突出優(yōu)點(diǎn)，可以為這些設(shè)計(jì)提供完美的電源解決方案。它一般使用兩節(jié)電池提供輸入，1.8-3.6 V均可正常工作，充分保證了單片機(jī)系統(tǒng)在外接鋰電池、鎳氫電池或堿性干電池時(shí)，在電池電量狀態(tài)變化過(guò)程中得到穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
作者在設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于工業(yè)智能儀表的低功耗現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定裝置時(shí)，采用了TPS60101作為系統(tǒng)電源芯片，配合單片機(jī)設(shè)計(jì)出了具用軟電源開(kāi)關(guān)和自動(dòng)關(guān)機(jī)功能的系統(tǒng)電源。
TPS60101芯片簡(jiǎn)介
TPS60101芯片采用20腳TSSOP貼片封裝，圖1是它的引腳圖，具體引腳功能見(jiàn)表1。
表1 TPS60101引腳描述
精密的制造工藝和優(yōu)良的設(shè)計(jì)使得TPS60101具有出色的電氣性能，能夠滿足設(shè)計(jì)者苛刻的要求，具體特點(diǎn)如下：
最大輸出電流100mA，可滿足絕大多數(shù)低功耗單片機(jī)系統(tǒng)的功耗需求；
少于5 mV的輸出電壓波動(dòng)，提供3.3V±4%的穩(wěn)壓輸出；
僅需少量外圍元件，無(wú)需諧振線圈等器件，自身無(wú)干擾輸出，應(yīng)用電路體積很�。�
電荷泵效率最高可達(dá)90％；
能夠采用外時(shí)鐘同步，以便在需要考慮同步干擾的場(chǎng)合使用；
寬輸入電壓范圍，1.8-3.6 V均可正常工作，充分保證了單片機(jī)系統(tǒng)在外接不同類型電源以及電池電量狀態(tài)變化過(guò)程中得到穩(wěn)定的電源供應(yīng)；
50 μA的工作附加電流，0.05 μA的關(guān)斷漏電流，消耗電能很少，保證自身低功耗；
具有工作/關(guān)斷控制，關(guān)斷模式下，穩(wěn)壓電源輸出隔離，增加電源管理的可靠性；
微型的TSSOP貼片封裝，減小應(yīng)用電路體積。這種封裝形式在芯片底部集成了散熱片，可直接與印制板相連，在沒(méi)有增加電路體積的情況下有效提高了散熱性能。
TPS60101的使用方式
TSP60101芯片在設(shè)計(jì)上做了許多實(shí)際考慮，允許設(shè)計(jì)者在不同的實(shí)際情況下靈活設(shè)計(jì)，如圖2、圖3和圖4，是它的三種典型應(yīng)用方案，作者將根據(jù)自己的應(yīng)用體會(huì)分別予以介紹。
TPS60101片內(nèi)集成了2個(gè)升降壓電荷泵，通過(guò)改變芯片的18腳COM的外接電平可以選擇電荷泵的2種工作狀態(tài)：COM接地為推挽模式，接高電平為單端模式。推挽模式中，片內(nèi)的2個(gè)電荷泵的工作狀態(tài)在時(shí)域上有180°的相位差，各占據(jù)50％的負(fù)載周期進(jìn)行推挽輸出。這種方式可以在最大限度上避免輸出電壓的波動(dòng)，得到最好的穩(wěn)壓效果，但需要外接2個(gè)電容。在單端模
