TSM1014：電池充電器和適配器的低功耗電壓電流控制器

在電子設備的設計中，電池充電器和適配器的性能至關重要。TSM1014作為一款高度集成的解決方案，為開關電源（SMPS）應用提供了恒壓（CV）和恒流（CC）模式的精確控制。今天，我們就來詳細了解一下TSM1014這款產品。

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一、TSM1014特性亮點

1. 控制模式

TSM1014具備恒壓和恒流控制功能，能夠滿足電池充電器和適配器對電壓和電流穩定輸出的要求。在實際應用中，這種精確的控制模式可以有效保護電池，延長其使用壽命。

2. 功耗與電壓

該器件具有低功耗和低電壓運行的特點，這不僅有助于降低系統的能耗，還能適應一些對電源要求較為苛刻的應用場景。

3. 外部組件

TSM1014所需的外部組件數量較少，這簡化了電路設計，降低了成本，同時也提高了系統的可靠性。

4. 輸出階段

其電流吸收輸出階段設計，使得它在處理電流方面更加靈活，能夠更好地適應不同的負載需求。

5. 補償與抗干擾

該器件易于補償，并且具有高交流市電電壓抑制能力，能夠有效減少外界干擾對系統的影響。

6. ESD保護

具備2 kV的靜電放電（ESD）保護（HBM），增強了器件在復雜環境下的穩定性和可靠性。

二、電壓參考

TSM1014集成了一個固定輸出電壓參考，為1.25 V，并且有0.5%和1%兩種電壓精度可供選擇。這種高精度的電壓參考為系統的精確控制提供了基礎。

三、應用領域

TSM1014主要應用于適配器和電池充電器領域。在這些應用中，它能夠提供精確的電壓和電流控制，確保設備的安全穩定運行。

四、器件結構與原理

1. 內部集成

TSM1014集成了一個電壓參考和兩個運算放大器。其中，電壓參考與一個運算放大器組合，構成了理想的電壓控制器；另一個運算放大器與少量外部電阻和電壓參考配合，可以用作電流限制器。

2. 引腳說明

五、電氣特性

1. 供電與溫度

在環境溫度 (T_{amb}=25^{circ} C) 和 (VCC = +18 ~V) 的條件下（除非另有說明），TSM1014的總電源電流（不包括電壓參考中的電流）典型值為100 μA，最大值為180 μA。其工作溫度范圍為 -40 至 105 °C，存儲溫度范圍為 -55 至 150 °C。

2. 電壓與電流參數

• 輸入偏移電壓：不同型號和溫度條件下有所差異，例如TSM1014在 (T_{amb}=25^{circ} C) 時，輸入偏移電壓典型值為0.5 mV，最大值為4 mV。
• 輸入偏移電壓漂移：典型值為7 μV/°C。
• 輸入偏置電流：在不同溫度條件下，范圍在20 nA至200 nA之間。
• 電源電壓抑制比：在VCC = 4.5 V至28 V的范圍內，最小值為65 dB，典型值為100 dB。
• 輸入共模電壓范圍：為0至VCC - 1.5 V。
• 共模抑制比：在不同溫度條件下，最小值為60 dB，典型值為85 dB。
• 輸出級參數：跨導增益典型值為1 mA/mV，在5 mA吸收電流時的低輸出電壓最大值為400 mV，輸出短路電流典型值為10 mA。

  3. 電壓參考參數

• 參考輸入電壓：TSM1014 1%精度型號在 (T_{amb}=25^{circ} C) 時，典型值為1.25 V，最小值為1.238 V，最大值為1.262 V；TSM1014A 0.5%精度型號在相同條件下，典型值為1.25 V，最小值為1.244 V，最大值為1.256 V。
• 參考輸入電壓偏差：在溫度范圍內的偏差最大值為30 mV，在VCC范圍內的偏差最大值為20 mV，在輸出電流范圍內的偏差最大值為10 mV。

六、工作原理與應用技巧

1. 電壓控制

電壓環路通過第一個跨導運算放大器、電阻橋 (R 1) 、 (R 2) 和直接連接到輸出的光耦合器進行控制。 (R 1) 和 (R 2) 的值應滿足公式 (R 1 = R 2 × V{Ref } / (V{out } - V{Ref })) ，其中 (V{out }) 是期望的輸出電壓。為避免負載放電，電阻橋 (R 1) 、 (R 2) 應具有高電阻值，通常總阻值為100 KΩ或更高較為合適。

2. 電流控制

電流環路通過第二個跨導運算放大器、感測電阻 (R{sense }) 和光耦合器進行控制。 (V{sense }) 閾值通過一個與 (Ref) 電壓參考相連的電阻橋外部實現。控制方程為 (R{sense } × I{lim } = V{sense }) ，其中 (I{lim }) 是期望的限制電流， (V{sense }) 是電流控制環路的閾值電壓。在選擇 (R{sense }) 電阻時，應考慮其在滿載運行時的最大耗散功率。

3. 補償

電壓控制和電流控制的跨導運算放大器都可以進行完全補償。電壓控制補償網絡可以采用一個2.2 nF的電容器 (Cvc 1) 和一個22 KΩ的電阻 (Rcv 1) 串聯的形式；電流控制補償網絡同樣可以采用一個2.2 nF的電容器 (Cic1) 和一個22 KΩ的電阻 (Ric1) 串聯的形式。

4. 啟動與短路條件

在啟動或短路條件下，由于芯片的電源線與系統的電源線共用，TSM1014可能無法獲得足夠的供電電壓。此時，電流限制只能由初級PWM模塊來確保。如果初級電流限制不夠精確，則需要為TSM1014提供獨立的電源。

5. 電壓鉗位

為保護TSM1014免受過高電壓的影響，內部集成了齊納鉗位。在實現低成本電源時，需要注意該電源可能會達到調節線電壓的兩倍，而TSM1014的絕對最大供電電壓為28 V。

七、封裝信息

TSM1014采用SO - 8塑料封裝，ST還提供不同等級的ECOPACK?封裝以滿足環保要求。SO - 8封裝的機械數據包括尺寸范圍等詳細信息，例如長度、寬度、高度等，具體可參考文檔中的表格。

八、總結

TSM1014以其豐富的特性和精確的控制能力，為電池充電器和適配器的設計提供了一個優秀的解決方案。在實際應用中，電子工程師可以根據具體需求，合理選擇器件的參數和應用電路，以實現最佳的性能和可靠性。大家在使用TSM1014的過程中，有沒有遇到過一些特別的問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享交流。