Texas Instruments TPS61299/TPS61299-Q1 5.5V升壓轉換器是同步升壓轉換器，具有95nA超低靜態電流和平均輸入電流限制。此系列轉換器可為使用堿性電池和紐扣電池的便攜式設備提供電源解決方案。TPS61299/TPS61299-Q1轉換器可在輕負載條件下實現高效率，從而延長運行時間。TPS61299-Q1轉換器符合AEC-Q100標準，適用于汽車應用。此系列轉換器適用于智能手表、智能手環和便攜式醫療設備。

數據手冊：

*附件：TPS61299-Q1數據表.pdf

*附件：TPS61299數據表.pdf

TPS61299/TPS61299-Q1具有0.5V至5.5V的寬輸入電壓范圍，輸出電壓范圍為1.8V到5.5V。該器件具有不同版本，平均輸入電流限制范圍為5mA至1.9A。此系列轉換器具有1.2A電流限制，可在3V至5V轉換過程中支持高達500mA的輸出電流，并在200mA負載條件下實現約94%的效率。TPS61299/TPS61299-Q1轉換器采用6-焊球1.2mmx0.8mm WCSP封裝和6引腳1.6mmx0.6mm SOT563封裝。

特性

• 輸入電壓范圍：0.5 V至5.5 V
• 啟動時的最小輸入電壓：0.7V
• 輸入工作電壓低至150mV，信號VIN > 0.7V
• 輸出電壓范圍：VSEL引腳選擇輸出電壓為1.8V至5.5V
• 平均輸入電流限制：5mA、25mA、50mA、100mA、250mA、500mA、1.2A和1.9A（不同版本）
• VOUT 靜態電流典型值為95nA
• VIN 和SW關斷電流典型值為60nA
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 10μA時，效率最高可達91%
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 200mA時，效率最高可達94%
• VIN = 3.6V、VOUT = 5V、IOUT = 0A -> 200mA時，快速瞬態性能穩定時間約為8μs
• EN為低電平時真正斷開
• 自動PFM/PWM模式轉換
• VIN > VOUT 時，自動直通
• 輸出SCP和熱關斷保護
• 6引腳WCSP (1.2mm x 0.8mm)/SOT563封裝 (1.6mm x 1.6mm)

功能框圖

德州儀器TPS61299超低靜態電流升壓轉換器技術解析與應用指南

一、產品概述

德州儀器(TI)的TPS61299系列是一款具有95nA超低靜態電流的同步升壓轉換器，專為堿性電池和紐扣電池供電的便攜設備設計。該器件具有以下核心特性：

• ?超寬輸入電壓范圍?：0.5V至5.5V（TPS61299x最低啟動電壓0.7V，TPS61299xA最低0.9V）
• ?可調輸出電壓?：1.8V至5.5V（1.2A電流限制版本）；1.8V至5V（TPS612997/A版本）
• ?超低功耗?：
  • 典型靜態電流95nA（VOUT端）
  • 關斷電流60nA（TPS61299x）或30nA強制直通電流（TPS61299xA）
• ?高效率表現?：
  • VIN=3.6V至5V轉換時，10μA負載效率達91%
  • 200mA負載時效率高達94%
• ?快速瞬態響應?：0A→200mA負載階躍時建立時間約8μs
• ?多重保護功能?：輸出短路保護(SCP)和熱關斷保護

二、核心技術架構

2.1 控制架構

TPS61299采用滯環電流模式(ACM)控制方案，具有以下特點：

• 保持恒定電感紋波電流(約350mA)
• 根據負載自動調整電感谷值電流
• 輕載時進入突發模式(Burst Mode)提升效率
• 支持自動PFM/PWM模式轉換

2.2 功率級集成

器件內部集成：

• 高邊MOSFET（RDS(on)典型值150mΩ）
• 低邊MOSFET（RDS(on)典型值88mΩ）
• 功率電感（推薦值1μH）
• 基本無源元件

2.3 工作模式

• ?升壓模式?：當VIN < VOUT時工作
• ?降壓模式?：當VIN > VOUT時自動切換
• ?直通模式?：VIN > VOUT+100mV時啟用（250mA及以上電流限制版本）

三、關鍵設計參數

3.1 電氣特性

3.2 版本選擇

四、典型應用設計

4.1 鋰離子電池至5V轉換電路

?設計參數?：

• 輸入電壓：2.7-4.3V
• 輸出電壓：5V（快速模式）
• 輸出電流：200mA
• 輸出紋波：±50mV

?關鍵元件選擇?：

1. ?電感?：推薦1μH（如Cyntec HTTH16080H-1R0MSR-99）
2. ?輸出電容?：≥20μF陶瓷電容（考慮直流偏置降額）
3. ?輸入電容?：10μF陶瓷電容（長導線供電時需加鉭電容）

4.2 布局指南

• 主電流路徑使用寬短走線
• 輸入/輸出電容和電感盡量靠近器件
• 底層布置大面積GND平面并通過過孔連接
• 對于WCSP封裝（YBH），焊盤尺寸為1.2mm×0.8mm

五、熱管理

器件最大結溫為125°C，熱性能參數：

• θJA（WCSP封裝）：130°C/W
• θJB（WCSP封裝）：39.4°C/W
• ψJT（WCSP封裝）：0.2°C/W

在12V輸入、1V/20A輸出條件下，模塊表面溫度約85°C。建議：

• 使用厚銅PCB
• 增加散熱過孔
• 大電流應用考慮強制風冷

六、應用領域

1. ?可穿戴設備?：
   • 智能手表
   • 智能手環
   • TWS耳機
2. ?醫療電子?：
   • 便攜式醫療設備
   • 健康監測儀器
3. ?工業應用?：
   • 光學模塊
   • 低功耗傳感器節點