摘要
TPS65142器件為筆記本電腦TFT LCD面板的偏置功率和WLED背光提供一種緊湊型解決方案。這種器件擁有一個升壓轉換器,、一個正充電泵穩(wěn)壓器以及一個負充電泵穩(wěn)壓器,，用于驅動源極驅動器和柵極驅動器。為了更加符合TFT LCD系統(tǒng)串擾規(guī)定,，有必要為AVDD升壓轉換器設計一個符合要求的閉環(huán)性能,。本應用報告將對設計考慮問題進行討論。
1 TPS65142升壓轉換器介紹
如圖1所示,，按照設計,，TPS65142 AVDD升壓穩(wěn)壓器適用于最高16.5V的輸出電壓，最小開關峰值電流限制為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(shù)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放大器設置的閾值時,，功率晶體管關閉,。電感電壓極性改變，并前向偏置肖特基二極管,，從而讓電流流向升壓穩(wěn)壓器輸出,。特定輸入電壓VIN和輸出電壓VS的斷開時間固定不變，因此這些參數(shù)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(tǒng)升壓轉換器,，它可在一個較寬的輸入和輸出電壓范圍為系統(tǒng)提供更高的穩(wěn)定性,。TPS65142器件的拓撲可提供極為優(yōu)異的負載和線壓調節(jié)，以及優(yōu)秀的線壓及負載瞬態(tài)響應性能,。
圖1TPS65142升壓轉換器實施
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,，由于使用連續(xù)電流模式，tOFF時間定義如下：
引入如下采樣保持函數(shù),，以仿真固定斷開時間效果：
那么,，可得到誤差放大器輸出到電感器電流的增益：
定義兩個分量如下：
電阻器：
電容器：
控制到電感器電流的等效小信號模型如圖2所示。
圖2控制到電感器電流增益
考慮升壓轉換器的平均值模型：
這里,，<>意思是一個開關周期內的平均值。
把小信號失真隔離于平均值：
結果如下：
由方程式10和圖2,，可以推導出圖3所示總小信號電路,。
圖3TPS64142升壓轉換器的總小信號模型
根據(jù)產(chǎn)品說明書，可得到圖3所示參數(shù)：
3 設計舉例
設計規(guī)范如下：
Vin=3.3V,；Vout=8.5V,；R1=80.6k；R2=12.9k,；L1=6.8uH,；fs=1.2MHz；RL=64 Ω （12）
根據(jù)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,，并且相位余量為63度,。
根據(jù)實驗室測試結果，我們可以獲得如圖6所示結果,。
該測試結果顯示,，交叉頻率為5.5kHz，并且相位余量為66度,。
經(jīng)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，并沒有使用任何外部專用PIN來進行環(huán)路補償調節(jié),。但是,，在一些情況下，例如：串擾問題等,，用戶必須對環(huán)路補償進行調節(jié),。添加兩個外部電容器（C1和C2），與兩個分離電阻器并聯(lián),，如圖7所示,。
圖7使用兩個外部電容器C1和C2進行環(huán)路補償
根據(jù)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，而相位余量則為89度,。對比沒有兩個外部電容器的圖5所示仿真結果,，交叉頻率和相位余量都增加了。
關于外部電容器C1和C2的選擇,，可參考如下方程式：
1,、 定義兩個電容器的其它零頻率和極點頻率：
2、假設有和無兩個電容器的測試結果之間相位差為0,，并且fc為目標交叉頻率,，則：
另外，根據(jù)該定義,，
并且
結果
3,、 根據(jù)方程式13和17，我們可以計算得到電容器C1和C2的值,。
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(huán)路補償?shù)慕鉀Q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,。
6 參考文獻
TI，SLVSAX5A,，TPS65142產(chǎn)品說明書