1 TPS65142升壓轉換器介紹

如圖1所示

，按照設計，TPS65142 AVDD升壓穩壓器適用於最高16.5V的輸出電壓，最小開關峰值電流限製為1.8A。該器件工作在準恒定頻率電流模式方案下，使用內部補償來最小化引腳和元件數目。在650 kHz和1.2 MHz之間，開關頻率可選。在導通期間，電感器電流上升。當電流達到內部GM放(fang)大(da)器(qi)設(she)置(zhi)的(de)閾(yu)值(zhi)時(shi)


，功(gong)率(lv)晶(jing)體(ti)管(guan)關(guan)閉(bi)。電(dian)感(gan)電(dian)壓(ya)極(ji)性(xing)改(gai)變(bian)，並(bing)前(qian)向(xiang)偏(pian)置(zhi)肖(xiao)特(te)基(ji)二(er)極(ji)管(guan)，從(cong)而(er)讓(rang)電(dian)流(liu)流(liu)向(xiang)升(sheng)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi)輸(shu)出(chu)。特(te)定(ding)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)VIN和輸出電壓VS的斷開時間固定不變，因此這些參數改變時其保持相同的頻率。

固定斷開時間可保持準恒定頻率
，這樣，相比傳統升壓轉換器

，它可在一個較寬的輸入和輸出電壓範圍為係統提供更高的穩定性。TPS65142器件的拓撲可提供極為優異的負載和線壓調節，以及優秀的線壓及負載瞬態響應性能。


2 TPS65142固定斷開時間小信號電路

就固定斷開時間升壓轉換器而言，由於使用連續電流模式
，tOFF時間定義如下：

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控製到電感器電流的等效小信號模型如圖2所示。


考慮升壓轉換器的平均值模型：


由方程式10和圖2，可以推導出圖3所示總小信號電路。


TPS65142環路補償設計考慮因素之討論

圖3：TPS64142升壓轉換器的總小信號模型

根據產品說明書，可得到圖3所示參數：


3 設計舉例

設計規範如下：

Vin=3.3V；Vout=8.5V
；R1=80.6k；R2=12.9k
；L1=6.8uH；fs=1.2MHz；RL=64 Ω （12）

根據圖3所示結果，可以得到圖4所示仿真模型：


圖4：設計舉例

仿真結果如圖5所示。


圖5：仿真結果

圖5表明
，交叉頻率為5.3kHz，並且相位餘量為63度。

根據實驗室測試結果，我們可以獲得如圖6所示結果。
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該測試結果顯示，交叉頻率為5.5kHz
，並且相位餘量為66度。

經過對比，仿真結果和測試結果完全匹配。


圖6：實驗室測試結果

4 外部補償

TPS65142器件使用了內部補償，並沒有使用任何外部專用PIN來進行環路補償調節。但是，在一些情況下，例如：串擾問題等，用戶必須對環路補償進行調節。添加兩個外部電容器（C1和C2），與兩個分離電阻器並聯，如圖7所示。


圖7：使用兩個外部電容器C1和C2進行環路補償

根據仿真，可以得到如圖8所示波特圖。


圖8：仿真結果

圖8顯示，交叉頻率為6.1kHz，而相位餘量則為89度。對比沒有兩個外部電容器的圖5所示仿真結果，交叉頻率和相位餘量都增加了。
關於外部電容器C1和C2的選擇
，可參考如下方程式：


5 結論

本應用報告介紹了固定斷開時間升壓轉換器的小信號分析，以及TPS65142器件外部環路補償的解決方案。與此同時
，我們還通過設計實例證明了該解決方案的有效性。

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