降低高压输入时 TPS40170的功耗 -

标题: 降低高压输入时 TPS40170的功耗 [打印本页]

作者: ajunhong123 时间: 2023-9-5 12:35
标题: 降低高压输入时 TPS40170的功耗
同步降压芯片TPS40170，发现一篇降低高压输入时 TPS40170 的功耗，特分享资料

本文介绍了采用 TI 的 TPS40170 同步 Buck 控制芯片，实现了适合在摄像应用中，宽范围输入、高效同步降压 DC-DC 变换器。文中介绍了在高压输入的情况下，如何降低TPS40170的功耗，提高DC-DC变换器的效率。

TPS40170高压输入时的功耗分析

   TPS40170 的功耗分成两部分：一是芯片自身控制电路的损耗，二是提供外部 MOS管的驱动部分的驱动功耗。
   图 2 是 TPS40170 的内部框图。从框图中可以看到，TPS40170 内部从输入电压经过两个 LDO，分别得到 3.3V 及 8V 两个电压。其中 3.3V 主要是给内部逻辑电路供电，8V 电源是给外部 MOS 管驱动供电。

在 48V 输入，空载输出情况下，在图 1 未改进的线路上，跳开 R1，串入万用表，可测得流入TPS40170 Vin Pin 的电流为 18.5mA。芯片上的损耗为 0.89W 左右，与计算的 0.8W 较为接近。此时，线路的整体输入电流为51.5mA，线路空载待机功耗2.46W。在进行改进时，我们需要注意 TPS40170 是采用电压前馈的电压控制型芯片，芯片内部对 VDD电压进行采样，而产生电压前馈信号。所以，不能简单的采用在 VDD 脚外加一个外部低压电源的方式，该方式会导致在高输入电压时，输出不稳定。
因此，可按图 4 线路进行修改，在 VBP 脚外加一个 8.4V 左右的电压(注：VBP 的最大耐受电压为 8.8V)。需要增加四个元器件，分别是：D1，Q3(NPN 二极管)，Z1(8.6V 左右的稳压管)，及 R1。该部分线路的工作原理如下：输出电压正常时，Q3,  Z1有 R1组成一个线性电源线路，将 VBP的电压箝位在 8.4V 左右，大于芯片内部 LDO 的输出，使驱动部分的功耗由外部线性电源线路提供，从而降低芯片内部LDO的功耗。

图 5 是改进线路与未改进前效率的对比。从实验可以看出，改进后的线路对 TPS40170 变换器的效率提升有一定的帮助，特别是轻载时，效率提升明显。在输入电压 48V，输出完全空载时，改进线路的输入电流为 38.4mA，整体功耗为 1.84W。与原始线路相比，TPS40170 可降低 0.62W 的功耗。
TPS40170 是一款性价比较高的宽范围 DC-DC 变换器。本文提到的改进线路可以很好的降低TPS40170芯片自身功耗，降低芯片温升，提高芯片整体的可靠性。
由于 VBP 的外加电压必须大于 8.3V，该改进线路可以适用与输出电压在 10V 以上的应用。10V以下的应用，该线路不是很合适，此时，在高压输入时，需要特别考虑 TPS40170 芯片自身的散热。

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作者: Porclaude 时间: 2023-11-22 20:29
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