德州仪器TPS61140/1：双输出升压调节器的卓越之选

在电子设备的电源管理领域，一款性能出色的升压调节器对于提升设备的整体性能至关重要。德州仪器（TI）的TPS61140/1双输出升压调节器，凭借其独特的设计和丰富的功能，成为了众多工程师的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

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一、TPS61140/1的特性亮点

1. 宽输入电压范围与高输出电压能力

TPS61140/1支持2.5 - 6V的输入电压范围，两个输出端的电压最高可达27V，能够满足多种不同的应用需求。无论是为OLED屏幕供电，还是为WLED背光提供合适的电压，它都能轻松胜任。

2. 集成开关与功率二极管

内置0.7A的集成开关和功率二极管，无需额外的外部有源功率组件，大大简化了电路设计，减少了电路板的空间占用。

3. 灵活的控制模式

采用1.2MHz的PWM控制模式，适用于WLED驱动；同时支持PFM模式，用于OLED供电。这种灵活的控制模式能够在不同的负载条件下实现高效的功率转换。

4. 独立可编程输出

两个输出端可以通过外部电阻独立编程，并且每个输出都有专门的选择引脚，可单独或同时开启，为设计提供了极大的灵活性。

5. 全面的保护功能

具备短路保护、过压保护、内置软启动等功能，能够有效保护设备免受异常情况的损害，提高系统的可靠性。

6. 高效与高频率调光

最高效率可达82%，并且支持高达30kHz的PWM调光频率，能够满足对调光精度和效率要求较高的应用场景。

7. 小巧的封装形式

采用10引脚、3×3mm的QFN封装，体积小巧，适合对空间要求较高的应用。

二、典型应用场景

TPS61140/1特别适用于翻盖手机，能够为OLED副显示屏和LCD主显示屏的WLED背光提供稳定的电源。在这类应用中，它的独立可编程输出和高效的功率转换能力能够充分发挥优势，确保显示屏的正常显示和良好的视觉效果。

三、工作模式详解

1. 电压输出模式

当仅启用电压输出（SELV高，SELI低）时，LDO（低压差线性稳压器）调节Vout，电流沉Q3关闭。升压转换器以PFM模式工作，在轻负载时降低开关频率，提高效率。同时，LDO的高PSRR（电源抑制比）能够有效衰减输出纹波，保证OLED显示屏的性能。输出电压可以通过连接到VFB引脚的电阻分压器进行编程，公式为： [Vout =V F B × frac{(R 1+R 2)}{R 2}]

2. 电流输出模式

当仅选择电流输出（SELV低，SELI高）时，LDO关闭，电流沉设备Q3调节电流输出。升压转换器采用固定频率的PWM控制，提供高输出电流和低输出纹波噪声。调节电流由Iset引脚的电阻设置，公式为： [I{O}=frac{V{ISET }}{R{SET }} × K{ISET }]

3. 双输出模式

当电压和电流输出同时启用（SELV高，SELI高）时，升压转换器以PWM模式工作，选择(V(I{OUT })-V{OUT })和((IFB))中较小的值作为反馈信号，以调节到需要更高IOUT引脚电压的输出。这种模式下的整体效率取决于电流和电压负载之间的电压差。

四、关键参数与性能指标

1. 绝对最大额定值

包括引脚的电压范围、连续功率耗散、工作结温范围等参数，这些参数规定了设备的安全工作范围，使用时必须严格遵守。

2. 推荐工作条件

涵盖输入电压范围、输出电压范围、电感值、输入和输出电容值等，按照推荐条件选择合适的外部组件，能够确保设备的最佳性能。

3. 电气特性

详细列出了各种参数的测试条件和典型值，如电源电流、使能和软启动特性、电压和电流控制参数、功率开关和二极管特性、过流和过压保护参数、PWM和PFM控制参数以及热关断特性等。这些参数为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。

五、应用设计要点

1. 最大输出电流计算

在不同的控制模式下（PWM和PFM），最大输出电流的计算方法不同。需要考虑输入电压、输出电压、电感值、开关频率、效率等因素。同时，LDO和电流沉电路的电流能力也会限制最大输出电流。

2. WLED亮度调光

提供了三种调光方法：并联额外电阻改变ISET引脚电阻、使用SELI引脚的PWM调光信号、使用外部直流电压和电阻改变ISET引脚电流。在选择调光方法时，需要考虑调光精度、线性度、是否会产生可听噪声等因素。

3. 电感选择

电感是电源调节器设计中最重要的组件之一，其电感值、直流电阻和饱和电流对电源的稳态运行、瞬态响应和环路稳定性有重要影响。一般推荐使用10µH的电感，同时要注意电感的公差和饱和特性。

4. 输入和输出电容选择

输出电容主要用于最小化转换器的输出纹波，需要考虑电容的电容值和等效串联电阻（ESR）。在负载瞬变时，较大的电容有助于减少电压过冲和下冲，提高环路稳定性。对于LDO，需要确保最小输出电容为1µF。

5. 布局考虑

布局对于开关电源的性能至关重要。要使用宽而短的走线用于高电流路径，输入电容要靠近Vin和GND引脚，输出电容要靠近负载，信号地和功率地要分开并单点连接，以减少干扰和提高稳定性。

六、总结

德州仪器的TPS61140/1双输出升压调节器以其丰富的功能、高效的性能和灵活的设计，为电子工程师在电源管理方面提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和条件，合理选择外部组件，优化电路布局，以充分发挥该产品的优势。你在使用类似的升压调节器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。