高性能升降压转换器简化便携式电源设计

作者：Cindy Hu

时下，电子系统的复杂性不断增加，功能越来越多，一个系统中往往包含多个子系统，需要多路电源输出，系统部件需要消耗更大功率；此外，在功能增加的同时，便携电子系统还必须尽可能缩小体积以保持轻薄小巧的外观设计，这些需求都给便携电源系统开发人员带来更多新的挑战。

目前许多便携式应用都需要使用AA或AAA电池，提高电池的使用效率成为关键挑战，尤其在为便携电子产品添加支持更高数据速率以及更多特性的无线连接功能时，电池效率问题就更加突出。因此，对于便携式系统设计，高效的DC/DC转换器至关重要。

应对电源系统发展趋势以及新一代便携式电源设计需求，TI公司新近推出业界最小型、最高性能的4A开关升降压转换器单端输入DC/DC转换器TPS63020，该器件可延长便携式电子产品电池使用寿命，并在宽电流范围内效率高达96%，可帮助智能电话、便携式医疗设备、DLP微型投影仪以及其他电池供电多媒体设备延长电池使用寿命。

“TPS63系列输出是正压，可升、可降，整个产品系列覆盖了从低电流到高电流的各类应用，能够更有效地进行设备供电管理。TPS63020的一个重要特点是动态输入电流限流保护，芯片可限定平均电感电流。”德州仪器中国区电源产品业务拓展工程师吴涛介绍，动态输入电流限制是指在输入电压低到一定的阀值以后，会进行一些动态调整；在温度过高的时候，也会做一些调整，其主要的目在于保护芯片，并防止电池被过度放电。

TPS63020的主要特性与优势还包括：高输出电流性能使电池供电设备能够以最高效率生成最大电流。例如，在典型情况下，降压模式下可生成3.3V电压、3A电流；升压模式下则可生成3.3V电压、超过2A的电流；动态输入电流限制可高效保护电路及系统；轻负载时，可进入节电模式以保持高效率；支持单节锂离子电池或2~3节碱性电池、镍镉或镍氢电池。

“TPS63020的高性能得益于TI先进的工艺技术——LBC7 BiCMOS工艺。”吴涛介绍，基于0.25微米CMOS技术建立的LBC7工艺能够集成各种组件，包括：功率晶体管、CMOS逻辑器件、双极晶体管和无源器件，实现了全套电源、用于电源控制器件的控制和保护电路的生产。

“相对于前一代的工艺，空间密度提高了70%，从而提高了整个MOS管在单位面积的性能，可以集成更多的小器件，这样就大幅削减了外围器件数量，从而简化了设计。”吴涛说，单电感型2.4MHz TPS63020转换器采用3×4×1mm封装，可实现100mm²的完整DC/DC转换器解决方案，板级空间缩小60%以上。典型应用的外围电路仅需要四颗元件。

图1：TPS63020在宽电流范围内效率高达96%。

图2：TPS63020可实现100mm2的完整DC/DC转换器解决方案，板级空间缩小60%以上。