TPS60400 ， TPS60401 ， TPS60402 ， TPS60403

非稳压60毫安电荷泵电压逆变器

SLVS324 - 2001年7月

特点

应用

D

反相输入电源电压

D

高达60 mA的输出电流

D

三只小1μF陶瓷电容器

D

D

D

D

D

D

需要

输入电压范围为1.6 V至5.5 V

省电模式，以提高效率

在低输出电流（ TPS60400 ）

器件的静态电流典型100

A

集成有源肖特基二极管

启动，并进入负载

小型5引脚SOT23封装

评估模块可用

TPS60400EVM–178

D

D

D

D

D

D

LCD偏置

偏置的GaAs射频功率放大器

传感器电源在便携式仪器

双极型放大器的电源

医疗器械

电池供电设备

DBV包装

（ TOP VIEW ）

OUT

IN

CFLY-

1

2

3

4

GND

5

CFLY +

描述

该TPS6040x是一个家庭产生的输入电压非稳压负输出电压的设备

范围从1.6 V至5.5 V的设备是由5 V或3.3 V.由于一个预调节电源轨通常提供

到它的输入电压范围宽，两个或三个镍镉电池，镍氢或碱性电池组电池，以及一种锂离子电池可

同时它们的电源。

只有三个外部1 - μF电容必须建立一个完整的DC / DC电荷泵逆变器。组装

在5引脚SOT23封装，整个转换器可以建立在50mm的

2

电路板面积。额外的电路板面积

和元件数量减少是通过替换，它一般需要启动的肖特基二极管来实现

到负载所集成的电路。

该TPS6040x可以提供60毫安的最大输出电流为更大的一个典型的转换效率

比在一个很宽的输出电流范围90％。 20千赫， 50千赫， 250千赫三种设备选项固定

频率操作是可用的。一台设备配有可变开关频率，以降低运营

当前在具有宽的负载范围内的应用程序，并能与低价值的电容器的设计。

典型应用电路

TPS60400

C（飞）

3

CFLY-

输入

1.6 V至5.5 V

2

CI

1

F

IN

1

F

5

V - 输出电压 - V

输出电压

vs

输入电压

0

IO = 60毫安

–1

IO = 30毫安

IO = 1毫安

–2

CFLY +

OUT

1

CO

1

F

产量

-1.6 V至-5 V ，

最大60毫安

TPS60400

GND

4

–3

–4

TA = 25°C

–5

0

1

2

3

4

VI - 输入电压 - V

5

请注意，一个重要的通知有关可用性，标准保修，并且在关键的应用程序中使用

德州仪器公司的半导体产品和免责条款及其出现在此数据表的末尾。

版权

2001年，德州仪器

PRODUCTION数据信息为出版日期。

产品符合每德州仪器条款规范

标准保修。生产加工并不包括

所有测试参数。

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可选项

部件编号

TPS60400DBV

TPS60401DBV

TPS60402DBV

TPS60403DBV

标记DBV

包

PFKI

PFLI

PFMI

PFNI

典型的飞跨电容

[F]

1

10

3.3

1

特征

可变开关频率

50千赫， 250千赫

固定频率20 kHz的

固定频率50 kHz的

固定频率250千赫

的DBV封装提供卷带封装。加上R后缀的设备类型（例如： TPS60400DBVR ）订购的数量

每卷3000设备。增加T后缀的设备类型（例如： TPS60400DBVT ）订购的每卷250设备的数量。

TPS60400功能框图。

VI

VI - VCFLY + < 0.5 V

VI

MEAS

六< 1 V

VO >的Vbe

VO

OSC

CHG

OSC

50千赫

VO > -1 V

VI

VO

VCO_CONT

VI / VO

MEAS

DC_启动

Q

相

发电机

R

开始

FF

S

Q

DC_启动

VI

Q1

+

C（飞）

Q

Q2

Q3

VO

MEAS

Q4

B

Q5

VO

GND

VO < -VI - 的Vbe

终端功能

终奌站

名字

CFLY +

CFLY-

GND

IN

OUT

号

5

3

4

2

1

I

O

I / O

飞电容C的正端（飞）

飞电容C的负端（飞）

地

电源输入。连接到输入电源的1.6 V至5.5 V范围内。 IN旁路至GND电容具有

相同的值，飞跨电容。

功率输出VO = -VI

绕过OUT到GND与输出滤波电容CO 。

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详细说明

工作原理

该TPS60400 ， TPS60401电荷泵反转施加到其输入端的电压。为获得最佳性能，

使用低等效串联电阻（ESR ）电容器（例如，陶瓷） 。在第一个半周期内，开关S2

和S4打开时，开关S1和S3闭合，电容器（C

（飞）

）充电，以在V的电压

I

。在第二

半周期， S1和S3打开， S2和S4关闭。这种连接C的正端

（飞）

到GND和

负V

O.

通过连接

（飞）

并联，C

O

充电负。在输出端的实际电压是多

比-V正

I

中，由于开关S1- S4中有电阻和负载排泄电荷从C

O

.

VI

S1

C（飞）

1

F

S2

S3

CO

1

F

GND

S4

VO （ -VI ）

GND

图1.工作原理

电荷泵的输出电阻

该TPS6040x设备不是电压调节器。电荷泵输出源电阻

大约15

在室温下（在V

I

= 5伏）和V

O

接近-5 V负载较轻的时候。 V

O

将

对GND下垂随着负载电流的增加而增加。

V

O

= –(V

I

– R

O

×

I

O

)

R

开关

（飞）

R

O

=输出的转换器的电阻

C

O

[

osc

1

)

4 2R

)

ESR

CFLY

)

ESR

(1)

CO

效率方面的考虑

开关电容器电压转换器的功率效率是受三个因素：内部损耗

在转换IC，电容器的电阻损耗，并且电荷转移期间转换损失

所述电容器之间。内部损耗与IC的内部功能，例如驱动相关的

开关，振荡器等，这些损失都是由操作条件如电压，温度的影响，

和频率。接下来的两个损失的电压转换器电路的输出阻抗有关。开关

因为在集成电路中的MOSFET开关的导通电阻的损失发生。电荷泵电容损失

会发生，因为他们的ESR的。这些损失和输出电阻之间的关系如下：

P

电容损失

+ P

转换损失

= I

O

2

×

R

O

R

开关

=单个MOSFET开关的转换器内的电阻

f

OSC

=振荡器频率

第一项是由一个理想的开关式电容器电路的有效电阻。期间发生转换损失

C之间的电荷转移

（飞）

和C

O

当它们之间存在的电压差。功率损耗为：

P

CONV.LOSS

+

1

2

2

C

（飞）

V

I2

*

V

O 2

)

1 C

O

V

纹波

*

2V

O

V

纹波

2

OSC

(2)

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效率的考虑（续）

该TPS6040x器件的效率是通过它们的静态电源电流在低输出电流占主导地位和

通过在更高的电流输出阻抗。

h

^

I

O

)

I

Q

I

O

I

1

*

O

R

O

V

I

在那里，我

Q

=静态电流。

电容的选择

以保持最小的输出电阻，可以使用低ESR的电容器（见表1） 。电荷泵输出

电阻是C的函数

（飞）

' S和C

O

的ESR 。因此，最大限度地减少电荷泵电容的ESR

最大限度地减少了总的输出电阻。该电容值有密切联系到所需的输出电流和

输出噪声和纹波的要求。有可能只使用相同类型的1μF的电容器。

输入电容（C

I

)

绕过的输入电源，以减少它的交流阻抗和TPS6040x开关噪声的影响。该

推荐旁路取决于电路配置和在负载被连接。当

逆变器是从列装到GND ，电流为2 ×1电源开关

O

和为零。因此，使用

一个大的旁路电容（例如，等于C的值

（飞）

）如果电源有很高的交流阻抗。当逆变

是从装载到OUT ，电路绘制2

×

I

O

不断，除了短暂的开关尖峰。一个0.1 μF旁路

电容就足够了。

飞电容（C

（飞）

)

增大飞电容的尺寸减小了输出电阻。小值增加输出

性。超过一定点， ：增加C

（飞）

的电容具有不可忽视的作用，因为输出

阻力变由内部开关电阻和电容的ESR占主导地位。

输出电容（C

O

)

增加输出电容的尺寸减小了输出纹波电压。降低其ESR可以同时输出

性和波动。较小的电容值可以通过轻负载时，如果使用更高的输出纹波可

耐受性。使用下面的公式来计算峰 - 峰纹波。

V

O（纹波）

+

I

中F OSC

O

Co

)

2

I

O

ESR

CO

表1.推荐的电容值

设备

TPS60400

TPS60401

TPS60402

TPS60403

VI

[V]

1.8…5.5

1.8…5.5

1.8…5.5

1.8…5.5

IO

[马]

60

60

60

60

C

I

[F]

1

10

3.3

1

C（飞）

[F]

1

10

3.3

1

CO

[F]

1

10

3.3

1

4

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详细说明（续）

表2.推荐电容器

生产厂家

太阳诱电

产品型号

EMK212BJ474MG

LMK212BJ105KG

LMK212BJ225MG

EMK316BJ225KL

LMK316BJ475KL

JMK316BJ106KL

C2012X5R1C105M

C2012X5R1A225M

C2012X5R1A335M

SIZE

0805

0805

0805

1206

1206

1206

0805

0805

0805

电容

0.47

F

1

F

2.2

F

2.2

F

4.7

F

10

F

1

F

2.2

F

3.3

F

TYPE

陶瓷的

陶瓷的

陶瓷的

陶瓷的

陶瓷的

陶瓷的

陶瓷的

陶瓷的

陶瓷的

TDK

表3包含的推荐电容器制造商的列表。陶瓷电容将提供

最低输出电压纹波，因为他们通常有最低的ESR评级。

表3.推荐电容器制造商

生产厂家

太阳诱电

TDK

日前，Vishay

基美

电容器类型

X7R / X5R陶瓷

X7R / X5R陶瓷

X7R / X5R陶瓷

X7R / X5R陶瓷

因特网

www.t-yuden.com

www.component.tdk.com

www.vishay.com

www.kemet.com

在工作自由空气的温度绝对最大额定值（除非另有说明）

电压范围：

至GND 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 0.3 V至5.5 V

OUT到GND 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 -5.0 V至0.3 V

C

反激

到GND 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 0.3 V至（V

O

– 0.3 V)

C

FLY +

到GND 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 -0.3 V至（V

I

+ 0.3 V)

连续功率耗散。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。见耗散额定值表

连续输出电流。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 80毫安

存储温度范围，T

英镑

。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 -55 ° C至150℃

最高结温，T

J

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150°C

超出“绝对最大额定值”列出的强调可能会造成永久性损坏设备。这些压力额定值只，和

该设备在这些或超出下标明的任何其他条件的功能操作“推荐工作条件”不

暗示。暴露于长时间处于最大绝对额定情况下会影响器件的可靠性。

额定功耗表

包

的dBV

TA < 25℃

额定功率

437毫瓦

降额因子

以上TA = 25°C

3.5毫瓦/°C的

TA = 70℃

额定功率

280毫瓦

TA = 85°C

额定功率

227毫瓦

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