德州仪器 TPS60255：高效 7 WLED 驱动电荷泵的深度解析

在当今的电子设备中，LED 照明的应用越来越广泛，特别是在手机、便携式导航显示器等设备中。德州仪器（TI）的 TPS60255 作为一款高效的 7 WLED 驱动电荷泵，为这些设备的 LED 驱动提供了出色的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

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一、产品概述

TPS60255 是一款高效的恒定频率电荷泵 DC/DC 转换器，输入电压范围为 2.7 V 至 6.0 V，采用 1× 和 1.5× 转换模式，能在整个单节锂电池电压范围内实现高效转换。它具有自动在 1× 和 1.5× 模式之间切换的功能，电荷泵频率为 750 kHz，可驱动七个独立调节的 WLED 电流源，通过单线接口实现调光和开关控制。此外，它还具备开路 WLED 检测、内置软启动和电流限制等保护功能，采用 16 引脚、3 mm × 3 mm 的 QFN 封装，适用于手机、便携式导航显示器、多显示屏手持设备等多种应用场景。

二、关键特性剖析

2.1 输入电压与转换模式

TPS60255 的输入电压范围为 2.7 V 至 6.0 V，这使得它能够很好地适配单节锂电池的电压变化。其 1× 和 1.5× 电荷泵转换模式可自动切换，当输入电压较高时，工作在 1× 模式，此时输入直接通过一个传输元件连接到输出，效率较高；当输入电压下降，某个电流源输入的电压低于 100 -mV 转换电压时，自动切换到 1.5× 模式，以保证 LED 电流的稳定。这种自适应的模式切换能够在不同的输入电压和 LED 电流条件下，最大限度地提高功率效率。

2.2 电流源设计

该芯片提供六个 25 mA 电流源和一个 80 mA 电流源，这些电流源被分为 A、B、C 三组，每组都有独立的电流编程寄存器和开关控制。这种设计使得它可以灵活地组合和分配电流，适用于不同的 LED 驱动配置，如 LCD 背光、键盘背光和相机闪光灯等。而且，通过单线 EasyScale 接口，用户可以方便地控制每个电流源的电流大小，实现调光功能。

2.3 保护功能

TPS60255 具备多种保护功能，如软启动、过流限制、热关断和过压检测等。软启动功能可以避免在启动瞬间产生过大的电流冲击，保护芯片和外部元件；过流限制可以防止输出电流过大，损坏芯片；热关断功能在芯片温度过高时自动关闭，保护芯片不受损坏；过压检测则可以防止输出电压过高，保护 LED 不受过压损坏。此外，它还具有开路 WLED 检测功能，当检测到有 LED 开路时，能防止因缺失 LED 路径而导致的 1.5X 模式误切换，提高系统效率。

2.4 单线接口

EasyScale 单线接口是 TPS60255 的一大特色，它基于主从结构，主设备通常是微控制器或应用处理器。该接口的优势在于其位检测很大程度上独立于位传输速率，能自动检测 1.2 Kbps 至 95 Kbps 的位速率。通过这个接口，用户可以方便地实现对 LED 的开关控制和亮度调节，并且可以对不同组的 LED 进行独立控制。

三、应用信息

3.1 典型应用场景

TPS60255 适用于多种手机设计，如翻盖式、滑盖式和直板式手机。在这些手机中，它可以为显示屏背光和键盘背光提供稳定的 LED 驱动。此外，它还可用于便携式导航显示器、多显示屏手持设备等，满足不同设备对 LED 照明的需求。

3.2 电容选择

为了确保 TPS60255 的正常工作，电容的选择非常重要。推荐使用 X5R 或更好介质的陶瓷电容。两个飞跨电容的值必须相同，且由于 750 -kHz 的开关频率，飞跨电容应小于 4.7uF，建议使用 1uF 的陶瓷电容。输入电容推荐使用 1uF 的陶瓷电容，对于更好的输入电压滤波，可将其增加到 4.7uF。输出电容建议使用 4.7uF 的陶瓷电容，若需要更好的输出滤波和更低的纹波，可使用更大的输出电容。

3.3 工作原理

TPS60255 的工作模式主要有 1× 模式和 1.5× 模式。在 1× 模式下，输入通过一个传输元件连接到输出；在 1.5× 模式下，内部振荡器控制飞跨电容的充放电周期，提供 1.5 倍输入电压的输出。模式的切换是根据输入电压和 LED 电流条件自动进行的，以确保在不同情况下都能实现高效的功率转换。

四、总结

德州仪器的 TPS60255 是一款功能强大、性能优越的 7 WLED 驱动电荷泵。它的自适应转换模式、灵活的电流源设计、丰富的保护功能以及便捷的单线接口，使其成为手机、便携式导航显示器等设备中 LED 驱动的理想选择。在实际应用中，合理选择电容和正确理解其工作原理，能够充分发挥该芯片的优势，为电子设备提供稳定、高效的 LED 照明解决方案。各位工程师在设计相关产品时，不妨考虑一下这款优秀的芯片，相信它会给你的设计带来意想不到的效果。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。