功率级设计3：A口升压回路

那么接下来对于 Type A 这一路的输出的话

我们因为那个电压是不一样的

Type A 这一路的话

我们选择了另外一颗 Boost

叫 TPS61088

TPS61088 的话它那个输入电压是

最低可以到 2.7V

也就是刚好用于我们的单节电芯是没问题

然后它输出电压也是最高可以到 12.6V

就是对于我们这个 5V/9V/12V 输出

也是刚好可以胜任

那么其它的话

跟我们之前的那颗 Boost 也很类似

它也是把整个 Boost 它所需要的

功率回路上的两个上管和下管

都已经集成到里面

同时它那个芯片也有本身自带的

输入、输出电压的一些检测

也有一些自己可以做的保护

同时它跟我们的 61235 是不一样的

61235 的话它是把我们整个的反馈电路

都已经集成到芯片里面

我们在做那个系统设计的时候

就不需要做一个电压回路补偿

但是我们 61088 的话

就是因为可能为了适用于更多不同的应用

所以说这个 61088 的话

它是有一个单独的分压网络

也有一个单独的反馈脚

可以适用于我们在做一个系统设计的时候

根据我们自己的需求

来调整整个环路的一个响应

那么对于 Type A 这一路

能够要输出一个高电压的一个 Boost 来说

其实我们电感的选择

还是跟我们前面那一路用 TPS61235 的时候

这个公式是一样的

只不过我们要考虑到的

一个极限的恶劣情况下是不一样的

我们那一路 C 路的话是一个电池电压的输入

最终输出一个 5.1V 的电压

所以说我们只需要考虑最低输入电压的情况

但是对于我们 Type A 这一路输出的话

我们是需要考虑

因为它有三个不同的输出电压等级

有 5V、9V、12V

所以说最恶劣的情况下一定是要考虑到

我们最低输入电压

然后是最高输出电压的情况

也就是说最低输入电压可能是

对于单节电芯的话可能会到 3V

然后输出电压的话最高就是到 12V 的情况

所以说我们会按照

3V 输入、12V 输出、1.5A 的功率等级

来对这个电感进行计算

所以按照计算出来的结果

我们对于 Type A 这一路的话

电感量就是 1.8μH

那么对于 Type A 这一路的

输入电容和输出电容的话

与我们前面那个 61235 的选择

其实是异曲同工的

当然我们只需要注意到它们两个的区别

就在于它们的输出的巨大变化电压值

是发生变化

因为我们前面提到的 61235 的话

它虽然也是选择一个 1% 的变化范围

但是因为它只是一个 5V

那么对于我们那个输出是 61088 的话

它们可能最大要按照 12V 来计算

所以说根据这些公式算出来

我们得到要一个输入是 47μF 的电容

然后输出是一个 54μF 的电容

最后我们要讲到的就是

像我刚刚提到的这个 61088 的话

它是把它自己的补偿网络是放置在

整个芯片外围

就是说它只是留了一个 COMP 脚

给我们用户自己来设置我们自己的反馈环路

也就是我们可以

把我们自己的环路响应做得快

也可以做得慢

根据我们自己的系统要求

那么对于我们 61088 这个的主功率回路的话

它其实就是一个

经典的 CCM 模式下的 Boost

它的那个主功率回路的主传递函数

我们在这里就不赘述

这里这个参数主要就是

我们这个 61088 里面那个环路补偿的运放

它的一个主要的传递函数

包括它是会有一个零点、两个极点

再加上一些关于

跟我们的那个运放的增益有关的系数

所以说我们根据补偿回路的传递函数

那么我们就可以计算出

我们所需要的在运放的补偿端

那个补偿网络所需要的一个值

包括补偿的电阻还有电容

也就是说在我们补偿端这里

其中 R5 这个补偿电阻就是用这个公式

然后 C5 这个补偿电容就是用这个公式

还有一个补偿高频极点的这是用 C8

C8 的话是用这个公式来做计算

当然，根据我们那个公式里面

还有一些固定的参数

这个是在我们芯片内部就已经集成了

所以说我们在做这个计算的时候

我们只需要把这些固定的参数

代入到我们这个公式里面

就可以得到一个相应的结果

所以说对于我们这个

Power Bank 的一个设计应用

比如说最恶劣的情况下

就是 3V 输入、12V 输出、1.5A

那么我们可以对这个补偿的环路进行计算

得到一个补偿值是

补偿电阻是 17.4K

然后补偿电容是 4.7nF

然后高频的那个电容是 100pF

当然，其实 TI 的话

还提供了一个更加简洁的方式

就是说其实对于我们 61088 这个芯片

我们可以直接上我们的 WEBENCH

就是我们 TI 网上的一个 WEBENCH

然后对它这个芯片的整个功率回路进行仿真

然后计算得到我们想要的各种结果

这个 WEBENCH 上面

有全套的整个电路的参数

就是说当我们上了网站之后在 WEBENCH 上

输入我们整个电路的参数之后

包括输入和输出的电容、电压值

还有各种的频率

然后我们可以根据这个 WEBENCH

会算出来我们用这个主功率回路

得到的一些比如说效率、整个系统的

开环传递函数的一个环路响应

甚至于我们还可以对我们这个系统

当它发生一个负载电流跳变的时候

我们的输入电压是怎么变化

都是可以得到一个仿真的结果的

所以说这个是非常方便的

相对于我们前面那个用公式计算的话

这个对于我们在做一个系统的优化的时候

会非常有利

它能够大大地节省

我们整个的系统设计和调试的时间

那么接下来对于 Type A 这一路的输出的话

我们因为那个电压是不一样的

Type A 这一路的话

我们选择了另外一颗 Boost

叫 TPS61088

TPS61088 的话它那个输入电压是

最低可以到 2.7V

也就是刚好用于我们的单节电芯是没问题

然后它输出电压也是最高可以到 12.6V

就是对于我们这个 5V/9V/12V 输出

也是刚好可以胜任

那么其它的话

跟我们之前的那颗 Boost 也很类似

它也是把整个 Boost 它所需要的

功率回路上的两个上管和下管

都已经集成到里面

同时它那个芯片也有本身自带的

输入、输出电压的一些检测

也有一些自己可以做的保护

同时它跟我们的 61235 是不一样的

61235 的话它是把我们整个的反馈电路

都已经集成到芯片里面

我们在做那个系统设计的时候

就不需要做一个电压回路补偿

但是我们 61088 的话

就是因为可能为了适用于更多不同的应用

所以说这个 61088 的话

它是有一个单独的分压网络

也有一个单独的反馈脚

可以适用于我们在做一个系统设计的时候

根据我们自己的需求

来调整整个环路的一个响应

那么对于 Type A 这一路

能够要输出一个高电压的一个 Boost 来说

其实我们电感的选择

还是跟我们前面那一路用 TPS61235 的时候

这个公式是一样的

只不过我们要考虑到的

一个极限的恶劣情况下是不一样的

我们那一路 C 路的话是一个电池电压的输入

最终输出一个 5.1V 的电压

所以说我们只需要考虑最低输入电压的情况

但是对于我们 Type A 这一路输出的话

我们是需要考虑

因为它有三个不同的输出电压等级

有 5V、9V、12V

所以说最恶劣的情况下一定是要考虑到

我们最低输入电压

然后是最高输出电压的情况

也就是说最低输入电压可能是

对于单节电芯的话可能会到 3V

然后输出电压的话最高就是到 12V 的情况

所以说我们会按照

3V 输入、12V 输出、1.5A 的功率等级

来对这个电感进行计算

所以按照计算出来的结果

我们对于 Type A 这一路的话

电感量就是 1.8μH

那么对于 Type A 这一路的

输入电容和输出电容的话

与我们前面那个 61235 的选择

其实是异曲同工的

当然我们只需要注意到它们两个的区别

就在于它们的输出的巨大变化电压值

是发生变化

因为我们前面提到的 61235 的话

它虽然也是选择一个 1% 的变化范围

但是因为它只是一个 5V

那么对于我们那个输出是 61088 的话

它们可能最大要按照 12V 来计算

所以说根据这些公式算出来

我们得到要一个输入是 47μF 的电容

然后输出是一个 54μF 的电容

最后我们要讲到的就是

像我刚刚提到的这个 61088 的话

它是把它自己的补偿网络是放置在

整个芯片外围

就是说它只是留了一个 COMP 脚

给我们用户自己来设置我们自己的反馈环路

也就是我们可以

把我们自己的环路响应做得快

也可以做得慢

根据我们自己的系统要求

那么对于我们 61088 这个的主功率回路的话

它其实就是一个

经典的 CCM 模式下的 Boost

它的那个主功率回路的主传递函数

我们在这里就不赘述

这里这个参数主要就是

我们这个 61088 里面那个环路补偿的运放

它的一个主要的传递函数

包括它是会有一个零点、两个极点

再加上一些关于

跟我们的那个运放的增益有关的系数

所以说我们根据补偿回路的传递函数

那么我们就可以计算出

我们所需要的在运放的补偿端

那个补偿网络所需要的一个值

包括补偿的电阻还有电容

也就是说在我们补偿端这里

其中 R5 这个补偿电阻就是用这个公式

然后 C5 这个补偿电容就是用这个公式

还有一个补偿高频极点的这是用 C8

C8 的话是用这个公式来做计算

当然，根据我们那个公式里面

还有一些固定的参数

这个是在我们芯片内部就已经集成了

所以说我们在做这个计算的时候

我们只需要把这些固定的参数

代入到我们这个公式里面

就可以得到一个相应的结果

所以说对于我们这个

Power Bank 的一个设计应用

比如说最恶劣的情况下

就是 3V 输入、12V 输出、1.5A

那么我们可以对这个补偿的环路进行计算

得到一个补偿值是

补偿电阻是 17.4K

然后补偿电容是 4.7nF

然后高频的那个电容是 100pF

当然，其实 TI 的话

还提供了一个更加简洁的方式

就是说其实对于我们 61088 这个芯片

我们可以直接上我们的 WEBENCH

就是我们 TI 网上的一个 WEBENCH

然后对它这个芯片的整个功率回路进行仿真

然后计算得到我们想要的各种结果

这个 WEBENCH 上面

有全套的整个电路的参数

就是说当我们上了网站之后在 WEBENCH 上

输入我们整个电路的参数之后

包括输入和输出的电容、电压值

还有各种的频率

然后我们可以根据这个 WEBENCH

会算出来我们用这个主功率回路

得到的一些比如说效率、整个系统的

开环传递函数的一个环路响应

甚至于我们还可以对我们这个系统

当它发生一个负载电流跳变的时候

我们的输入电压是怎么变化

都是可以得到一个仿真的结果的

所以说这个是非常方便的

相对于我们前面那个用公式计算的话

这个对于我们在做一个系统的优化的时候

会非常有利

它能够大大地节省

我们整个的系统设计和调试的时间