德州儀器同步升壓變換器TPS61288 無線音箱升壓變換器的理想方案

作者：William Zhang

近年來，無線音箱在消費類音頻市場備受關(guān)注，其功能和應(yīng)用多樣化的需求促使該行業(yè)快速增長，逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ畹牧?xí)慣用品。無線音箱從是否便攜的角度可分類為非便攜式和便攜式兩大類，其主要區(qū)別在于是否為電池供電。

一般地，非便攜式無線音箱直接由電源設(shè)配器供電，功率等級可達(dá)數(shù)十瓦至數(shù)百瓦不等，而便攜式無線音箱由電池供電，輸出功率通常只有數(shù)瓦至數(shù)十瓦，且常帶有一個4Ω或8Ω的喇叭。為了同時滿足便攜性并為喇叭提供足夠的輸出功率，便攜式無線音箱通常配備2節(jié)可充電鋰離子電池，當(dāng)輸出功率要求高于10W時，由于電池電壓不足以為后級的音頻功放提供足夠的功率，一般需要升壓電路將電池電壓升至12V~18V以滿足功率需求。圖1展示了典型的便攜式無線音箱供電系統(tǒng)示意圖。

圖1. 便攜式無線音箱供電系統(tǒng)示意圖

德州儀器最新推出了升壓變換器TPS61288，以優(yōu)異的功率密度和整體方案尺寸領(lǐng)先于市場同類產(chǎn)品，價格也相當(dāng)有競爭力，是無線音箱升壓變換器的理想方案，具有以下優(yōu)勢：

寬輸入電壓范圍：2~18V，適用于不同種類或多串電池輸入。

支持最大18V輸出電壓，可滿足較大功率應(yīng)用場景的音箱設(shè)計。

支持15A開關(guān)電流，輸出平均功率可達(dá)40W。

效率極高，且功耗極低：

- 集成了內(nèi)阻僅為6.5-mΩ / 8.5-mΩ的兩個功率管，在40W輸出功率下效率高達(dá)96.6%。

- 靜態(tài)電流僅為120uA，關(guān)斷電流僅為2uA，較市面上其他升壓方案，可顯著延長無線音箱的續(xù)航時間。

整體方案尺寸小，設(shè)計簡單，成本低：

- 芯片采用小尺寸的QFN封裝，僅為3mm×2.5mm，功率密度極高，如圖2所示。

- 外圍電路簡單，元器件少，成本低。

支持Enable及軟起動功能，且可編程欠壓保護(hù)(UVLO)，并具有完善的過壓、過流及熱保護(hù)，為整個系統(tǒng)提供多重保護(hù)。

采用TI專利的SOO（平滑開通/關(guān)斷時間控制）技術(shù)，支持輕載時PWM模式到PFM模式的無縫過渡，實現(xiàn)全負(fù)載下無電壓漂移，滿足嚴(yán)苛的輸出電壓精度要求，并能通過延長關(guān)斷時間toff來大幅提升輕載效率，如圖3所示。

圖2. TPS61288封裝示意圖

圖3. TPS61288 SOO 模式示意圖

圖4是TPS61288典型應(yīng)用電路圖。

圖4. TPS61288典型應(yīng)用電路圖

如圖5所示，TPS61288優(yōu)化了管腳的位置，電壓輸入到輸出的器件布局更加簡潔清晰。以下是TPS61288 PCB Layout 介紹：

輸入電容應(yīng)盡可能靠近VIN引腳和PGND引腳，并使用最短的走線連接。

為去除高頻率噪聲和改善EMI，可添加1nF小尺寸（例如0402或0201）的去耦電容，且必須用最短的線擺放在IC管腳附近。

注意走線要滿足最大電流，SW走線不要用多層連接，防止寄生電容造成開關(guān)瞬間的尖峰電壓過高。

將信號地與功率地分開布線，采用單點接地，或使用0歐電阻將信號地連接到功率地。

PCB的 Bottom層建議鋪銅并設(shè)置為Ground，Top 層的PGND 和AGND則通過通孔與之連接。

圖5. TPS61288 PCB Layout 示例

審核編輯：金巧