前言
最大特点是输入电压可低至0.5V（启动时的最小输入电压为 1.3V），适合作为超级电容的升压转换
特性
输入电压范围：0.5V 至 5.5V
启动时的最小输入电压为 1.3V
输出电压设置范围：2.2V 至 5.5V
两个 69mΩ (LS)/89mΩ (HS) MOSFET
2.5A 谷值开关电流限制
VIN = 3.6V、VOUT = 5V 且 IOUT = 1.0 A 时效率为92.3%
VIN > 1.5V 时开关频率为 1MHz，VIN < 1V 时开关频率为 0.55MHz
VIN 和 SW 关断电流典型值为 0.1µA
在 –40°C 至 +125°C 温度范围内，基准电压精度为 ±2.5%
轻负载下采用自动 PFM 运行模式
VIN > VOUT 时切换为直通模式
在关断期间真正断开输入域输出之间的连接
输出过压和热关断保护
输出短路保护
2.9mm × 1.6mm SOT23-6 (DDC) 6 引脚封装
TLV61070封装和丝印
TLV61070丝印2N5F
TLV61070引脚定义
应用
电子货架标签
可视门铃
远程控制器
TLV61070典型应用电路
说明
TLV61070A 器件是一款具有 0.5V 超低输入电压的同步升压转换器。该器件可以为由多种电池和超级电容器供电的便携式设备和智能设备提供电源解决方案。在整个温度范围内，TLV61070A 具有 2.5A 的典型谷值开关电流限制。在 0.5V 至 5.5V 的宽输入电压范围内，TLV61070A 支持超级电容器备用电源应用，这可能导致超级电容器深度放电。
当输入电压高于 1.5V 时，TLV61070A 的工作频率为1MHz。当输入电压低于 1.5V 甚至降至 1V 时，开关频率逐渐降至 0.55MHz。TLV61070A 在轻负载条件下会进入省电模式，以便在整个负载电流范围内保持高效率。在轻负载条件下，TLV61070A 在 VOUT 处消耗20µA 的静态电流。在关断期间，TLV61070A 与输入电源完全断开，仅消耗 0.1µA 的电流，从而能够实现较长的电池寿命。TLV61070A 具有 5.7V 输出过压保护、输出短路保护和热关断保护。
TLV61070A 采用 2.9mm × 1.6mm SOT23-6 (DBV) 封装，更大限度地减少了外部元件的数量，因而拥有非常小巧的解决方案尺寸。
详细说明
概述
TLV61070A同步升压转换器设计用于在输入电压电源范围内工作在 0.5V 和 5.5V 之间，具有 2.5A 的谷值开关电流限制。该TLV61070A通常在中重负载电流下以准恒定频率脉宽调制 （PWM） 工作。开关频率当输入电压高于 1.5 V 时，为 1 MHz。开关频率逐渐降至0.55 MHz当输入电压从 1.5 V 降至 1 V 时，当输入电压低于 1 V 时保持在 0.55 MHz。
在轻负载条件下，TLV61070A转换器以脉冲频率的省电模式运行调制 （PFM）。在PWM工作期间，转换器使用自适应恒定导通时间谷值电流模式控制方案可实现出色的线路调整率和负载调整率，并允许使用小型电感器和陶瓷电容器。内部环路补偿简化了设计过程，同时最大限度地减少了数量外部组件。
功能说明
欠压闭锁
该TLV61070A具有内置欠压锁定 （UVLO） 电路，以确保设备正常工作。什么时候输入电压高于 1.3 V 的 UVLO 上升阈值，可使能TLV61070A以提升输出电压。TLV61070A启动且输出电压高于 2.2 V 后，TLV61070A 与输入一起工作电压低至 0.5 V。
使能和软启动
当输入电压高于UVLO上升阈值，并且EN引脚被拉至高于1.2 V的电压时，TLV61070A已启用并启动。开始时，TLV61070A用当输出电压低于 185 V 时，电流约为 0.4 mA。当输出电压充电到0.4以上时V，输出电流变为具有输出电流能力，以驱动5 Ω电阻负载。在输出电压达到输入电压，TLV61070A开始切换，输出电压上升进一步。从EN高电平到输出的典型启动时间为700 μs，达到输入电压为2.5 V，输出电压为5 V，输出有效电容为10 μF，无负载。
当EN引脚上的电压低于0.4 V时，内部使能比较器将器件置于关断状态模式。在关机模式下，设备完全关闭。输出与输入电源断开供应。
开关频率
当输入电压高于 1.5V 时，TLV61070A以准恒定的 1MHz 频率切换。当输入电压低于 1.5 V，开关频率逐渐降低至 0.55 MHz，以提高效率并获得更高的升压比。当输入电压低于 1V 时，开关频率固定在准常数 0.55 MHz。
限流操作
该TLV61070A采用谷值电流限制检测方案。在关断期间进行电流限制检测检测同步整流器两端的压降。
当负载电流增加时，电感电流高于整个电流限值开关周期时间，关断时间增加，使电感电流降低到该阈值之前下一个导通时间开始（所谓的频率折返机制）。当达到电流限值时，输出在负载进一步增加时，电压会降低。
直通操作
当输入电压高于设定输出电压时，输出电压高于目标电压调节电压。当输出电压为设定目标电压的101%时，TLV61070A停止开关并完全导通高侧 PMOS FET。该设备在直通模式下工作。输出电压是输入电压减去电感器DCR两端的压降和PMOS的RDS（on）场效应管。当输出电压下降到设定目标电压的 97% 以下时，输入电压下降或负载电流增加，TLV61070A再次恢复开关以调节输出电压。
过压保护
TLV61070A具有输出过压保护 （OVP），可在外部反馈时保护器件电阻分压器填充错误。当输出电压通常高于 5.7V 时，器件停止开关。一旦输出电压降至OVP阈值以下0.1 V，器件将再次恢复工作。
输出对地短路保护
当输出电压低于1.8 V时，TLV61070A开始限制输出电流。输出越低电压达到时，输出电流越小。当VOUT引脚对地短路时，输出电压小于 0.4 V，输出电流限制在约 185 mA。一旦短路松开后，TLV61070A再次通过软启动达到稳压输出电压。
热关断
一旦结温超过150°C，TLV61070A就会进入热关断状态。 当路口温度降至热关断恢复温度（通常为 130°C）以下，器件启动再次操作。
设备功能模式
该TLV61070A有两种开关工作模式：中重负载条件下的PWM模式和在轻负载条件下具有脉冲频率调制 （PFM） 的省电模式。
PWM模式
该TLV61070A采用准恒定 1.0MHz 频率脉宽调制 （PWM），频率为中度至重度负载电流。根据输入电压与输出电压的比值，电路预测所需的导通时间。在开关周期开始时，NMOS开关FET。输入电压施加在电感器两端，并且电感电流上升。在此阶段，输出电容由负载电流放电。当开启时间到期，主开关NMOS FET关断，整流器PMOS FET导通。电感器传输其存储的能量以补充输出电容器并为负载供电。电感电流下降因为输出电压高于输入电压。当电感电流达到谷值电流时阈值由误差放大器的输出决定，下一个开关周期再次开始。
TLV61070A内置补偿电路，可适应宽范围的输入电压、输出电压、电感值和输出电容值，实现稳定运行。
省电模式
该TLV61070A将省电模式与 PFM 集成在一起，以提高轻负载时的效率。当负载电流减小，误差放大器输出设置的电感谷值电流不再调节输出电压。当电感谷值电流达到下限时，输出电压超过设定电压随着负载电流的进一步减小。当 FB 电压达到 PFM 基准电压时，TLV61070A进入省电模式。在省电模式下，当 FB 电压上升并达到 PFM 基准时电压，由于内部比较器的延迟时间，器件连续开关几个周期，然后它停止切换。负载由输出电容供电，输出电压下降。当FB电压低于PFM基准电压，在比较器的延迟时间过后，器件启动再次切换以增加输出电压。
应用与实施
应用信息
该TLV61070A是一款同步升压转换器，设计用于在输入电压电源范围内工作在 0.5V 至 5.5V 之间，典型值为 2.5A 谷值开关电流限制。TLV61070A通常以当输入电压高于 1.5 时，中重负载电流下的准恒定 1MHz 频率 PWMV. 开关频率逐渐变为 0.55 MHz，输入电压从 1.5 V 变为 1 V效率更高，升压比更高。当输入电压低于 1V 时，开关频率固定在准常数 0.55 MHz。在轻负载电流下，TLV61070A转换器在省电模式下工作，具有PFM可在整个负载电流范围内实现高效率。
典型应用
该TLV61070A为由电池或备用设备供电的便携式设备提供电源解决方案由超级电容器供电的应用。该TLV61070A可从单节锂离子电池输出 5 V 和 1.0 A电池。
8.2.2 详细设计程序
8.2.2.1 设置输出电压
输出电压由外部电阻分压器设定。当输出电压被调节时，FB引脚的典型电压为VREF。
VOUT是稳压输出电压
VREF 是 FB 引脚上的内部基准电压
为获得最佳精度，请将 R2 小于 100 kΩ，以确保流过 R2 的电流至少为 100比FB引脚漏电流大的倍。将 R2 更改为较低的值可增加对噪声注入。将 R2 更改为更高的值可降低静态电流，从而实现最高值低负载电流下的效率。
电感器选型
由于电感的选择会影响稳态操作、瞬态行为和环路稳定性，因此电感器是功率稳压器设计中最重要的元件。有三个重要的电感器规格：电感值、饱和电流和直流电阻（DCR）。
该TLV61070A设计用于处理 2.2 μH 至 4.7 μH 之间的电感值。
计算应用的电感峰值电流。要计算最坏情况下的电流，请使用应用的最小输入电压、最大输出电压和最大负载电流。要吃饱设计余量，选择容差为 –30% 且功率转换效率低的电感值计算。
VOUT是升压转换器的输出电压
IOUT是升压转换器的输出电流
VIN是升压转换器的输入电压
η是电源转换效率，大多数应用使用90%
D为占空比， 可由方程式 2 计算
L为电感值
fSW是开关频率
VIN是升压转换器的输入电压，因此，电感峰值电流由方程式计算
通常，建议使用峰峰值电流小于平均电感器40%的电感器电流表示最大输出电流。来自较大值电感器的较小纹波会降低磁性电感和EMI中的迟滞损耗。但同样，负载瞬态响应时间也会增加。
输出电容的选择
输出电容主要选用，以满足输出纹波和环路稳定性的要求。涟漪电压与电容器电容及其等效串联电阻（ESR）有关。
在直流偏置电压、老化和交流信号下评估陶瓷电容器的降额时要小心。为例如，直流偏置电压可以显著降低电容。陶瓷电容器的损耗可能超过50%其额定电压下的电容。因此，始终在额定电压上留有余量，以确保足够的所需输出电压下的电容。增加输出电容使输出纹波电压升高
在PWM模式下更小。
TI 建议使用 4μF 至 1000μF 范围内的 X5R 或 X7R 陶瓷输出电容器电容。输出电容会影响升压稳压器的小信号控制环路稳定性。如果输出电容低于该范围时，升压稳压器可能会变得不稳定。增加产量电容器使PWM模式下的输出纹波电压更小。
环路稳定性，前馈电容选择
当开关波形显示较大的占空比抖动或输出电压或电感电流显示时振荡时，调节环路可能不稳定。
负载瞬态响应是检查环路稳定性的另一种方法。在负载瞬态恢复期间时间，可以监控VOUT的建立时间、过冲或振铃，这有助于判断转换器的稳定性。
在没有任何振铃的情况下，环路的相位裕量通常超过 45°。
前馈电容（图8-2中的C3）与R1并联，在环路传输中感应出一对零点和极点功能。通过设置适当的零频率，前馈电容可以将相位裕量增加到
提高回路稳定性。对于输出电容超过 40μF 的大应用，TI 建议使用前馈电容，用于将零频率（fFFZ）设置为1 kHz。对于低于 1 V 的输入电压
应用中，TI 建议使用有效输出电容约为 100μF 并设置零频率（fFFZ） 至 1 kHz。
输入电容的选择
多层 X5R 或 X7R 陶瓷电容器是升压转换器输入去耦的绝佳选择因为它们具有极低的 ESR，并且占用空间小。输入电容的位置必须尽可能靠近尽可能到设备。虽然 10μF 输入电容对于大多数应用来说已经足够了，但更大的值可能用于无限制地降低输入电流纹波。仅使用陶瓷输入电容器时要小心。
当在输入端使用陶瓷电容器并且电源通过长线供电时，负载阶跃输出可在 VIN 引脚处引起振铃。这种振铃可能会耦合到输出，并被误认为是环路不稳定甚至可能损坏零件。在这种情况下，放置额外的大容量电容（钽或铝电解电容器）在陶瓷输入电容器和电源之间减少振铃可能发生在电源引线和陶瓷输入电容器的电感之间
电源建议
该器件设计为在 0.5V 至 5.5V 的输入电压范围内工作。此输入电源必须得到很好的监管。如果输入电源距离转换器超过几英寸，则额外体积除了陶瓷旁路电容器外，可能还需要电容。典型的选择是钽或值为 100 μF 的铝电解电容器。输入电源的输出电流必须额定根据电源电压、输出电压和TLV61070A的输出电流。
布局
布局指南
对于所有开关电源，布局是设计中的重要步骤，尤其是在高峰值电流下和高开关频率。如果布局不仔细，调节器可能会出现稳定性问题，如以及 EMI 问题。因此，对主电流路径和电源接地使用宽短走线轨道。输入电容、输出电容和电感应尽可能靠近IC。
将公共接地节点用于电源接地，将不同的接地节点用于控制接地，以最大程度地减少地面噪声。在靠近 IC 接地引脚的任何位置连接这些接地节点。
反馈分频器应尽可能靠近IC的接地引脚。对控件进行布局接地，建议也使用短走线，与电源接地走线分开。这样可以避免接地位移问题，可能是由于电源接地电流和控制接地的叠加而发生的当前。
