TPS65142環(huán)路補償設計考慮因素

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1 TPS65142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：


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：



由方程式10和圖2，可以推導出圖3所示總小信號電路。

圖3 TPS64142升壓轉換器的總小信號模型

根據(jù)產品說明書，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 （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。