手持设备中升压DC/DC转换器可靠性设计
电池作为手持设备中的电源,通常直接给升压DC/DC转换器供电。由于升压DC/DC转化器本身拓
扑结构的缺陷,从电池到负载始终有一条电流通路,如图1所示。一旦负载短路到地(GND),短路产生
的大电流就有可能毁坏升压转化电路、电池、电感、肖特基二极管等电路元器件。一般的设计思路
是在升压电路前端设置一个保险丝,与升压DC/DC转换器共同组成升压电路。 为了节约电路元器件
成本和电路版图面积,德州仪器的升压DC/DC转换器TPS61080/1集成了一个MOS管。该MOS管可以取代
传统的保险丝,起到短路保护的功能。
TPS61080/1的结构框图如图1所示,MOS管与输入端VIN和电感一端L相连接。负载短路到地时
,输出电压会迅速下降;当输出电压小于输入电压1.4V并持续13ms,MOS管会被触发而自动关闭,起
到输入与输出的完全隔离和保护电路的功能。该MOS管也可称作隔离管。因为该管还有一个作用:当
转换器关闭时隔离管会隔离输入输出,从而避免电池由电感和二极管形成的漏电通路进行不必要的
放电,增加了电池的巡航时间。考虑到转换器启动时,输出电压低于输入电压,所以该触发条件在
芯
片启动时被延长至2ms。当短路保护启动后,TPS61080/1需要重新启动才能工作。
另外的短路情况也可能在使用中发生,即DC/DC器件引脚与地的短路、引脚与引脚之间的短路。
这类情况都会使电路从电池那里瞬间获取巨大的电流。因为隔离管直接与电池电源连接,所以由短
路引起的大电流势必流过隔离管。当该大电流达到短路保护电流参数值时,隔离MOS管被触发而自动
关闭57ms。如果短路机制仍然存在,57ms后TPS61080/1会永久关闭。只有通过重新启动才能使
TPS61080/1再次正常工作。与上述触发方式一起,TPS61080/1的隔离MOS管提供了高效的短路保护
,防止短路造成对电路器件的破坏。
输出过压保护在电子产品使用过程中很少起作用,但是在产品测试阶段却非常有用。很多升压
DC/DC转换器会被用作白光LED灯的驱动,用于手持设备的屏幕背光源。在产品测试的某些阶段,驱
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