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关于TI的BOOST电源IC(TPS61230)输出电流问题--附解决方案

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1. 问题描述:


先将TPS61200与TPS61230调试时遇到的问题,总结如下:

上图是将输入经过TPS61200升压成3.8/4.0V的升压电路,注输出端并接了一个0.1F和800uF的电容。

上图是将输入经过TPS61230升压成3.8V的升压电路,输出端没有并接0.1F电容。

上图是我们后端的负载就是我们用的GSM/GPRS模块。

为了保证两款芯片在同等的测试条件下进行,当采用TPS61200电路与负载相接的时候,上图中两个0.1F的电容是没有的,因为TPS61200输出端有0.1F与800uF的电容并接;而采用TPS61230电路与负载相接的时候,由于TPS61230输出没有法拉电容,因此上图中将两个0.1F的电容接上。

测试结果,采用TPS61200电路,输入电压可以很低,输入电压在2.4V的时候,输出为3.8V,并且GSM/GPRS模块能够很好的工作,前提是2.4V电源的电流足够大,在实验室电源的电流可以足够大。反之,采用TPS61230电路,输入却不能降的很低,甚至输入要高一些,至少是3.3V以上,有时候到3.6V,后端模块才能正常启动工作;降低输入电压,即使输入电流足够,输出可以稳定在3.8V,但是后端负载却无法 正常工作,GSM/GPRS模块无法开启。

与该问题类似的问题,描述如下,为了测试TPS61230与TPS61200的电源特性,做了如下的实验。

分别采用TPS61200、TPS61230与TPS61230串联相接,以驱动GSM/GPRS模块,采用TPS61230作为前级的时候,输入必须在3V以上,否则无法工作;采用TPS61200作为前级的时候,输入可以很低,低至2.2V、2.3V,仍然可以正常工作,这两种电路3.6V与3.8V均可以恒定输出,没有出现电压下降。

分别采用TPS61200、TPS61230与TPS61200串联相接,采用TPS61200作为前级时,此时的输入电压可以继续降低,输入可以降低至2V,仍可以正常工作,但是电压很低的时候,3.6V电压会出现跌落现象,但是跌落的幅度较小,只要输入略微提高情况就会好转;采用TPS61230作为前级的时候,情况尤为糟糕,当输入电压低于3V的时候,会造成3.6V电压持续下跌,尤其是在负载开始工作以后,而3.8V是可以稳住的,没有电压跌落的情况。

实验结果,由于GSM/GPRS模块在工作,发送数据、连接网络等情况下,需要大量的电流,而采用TPS61200作为电源的时候,其可以从较低的输入获取较大的电流输入,在较低的电压输入情况下,TPS61230吸收电流的能力就比较弱,因此当TPS61230后级带TPS61200的时候,就会导致中间的3.6V无法稳定,电压下降;反之用TPS61200后级带TPS61230的时候,却完全正确,TPS61200从较低的输入获取足够的能量升压,而TPS61230从较高的电压进行二次升压,此时后级输入没有大量电流。

从以上种种的实验情况,只能推测的结论是:TPS61200能够从较低的输入中获取大量的电流,在一定的负载情况下,输入可以很低;而TPS61230却不具有这样的能力,它要求的输入电源电压必须比较高,否则负载无法工作,(虽然升压也是可以稳住的),但是从吸收电流的角度来看,在低压情况下,TPS61230远不如TPS61200,不知道在电压较高3V-5V之间,它带负载的能力、或者吸收电流的能力是否真的很高。。。但是,从规格书上面我们可以看到。

TPS61230

TPS61200

从上面电流限制的情况来看,TPS61230的电流应该是比较大的。

TPS61230

TPS61200

从输入限制的角度看,TPS61230输入应该至少在2.3V以上,而TPS61200输入可以很低在0.5V,所以我猜测TPS61230吸收电流强的时候应该在3.6V以上,而TPS61200却可以在2.5V-3V时吸收电流的能力强,不是TPS61230的驱动能力不强,而是我们工作的电压范围正好略小于它的工作范围,所以他体现不出强大的电流能力。如果用3.7V的锂电池升压成5V,此时应该可以看到它较大的负载能力,这也是我的推断,还希望你们给出完全的解释与答复。  

2. 带载实验验证:

将TPS61230从输入2.4V-3.6V升压至3.8V

电阻负载:4欧姆、5欧姆、6欧姆、8欧姆、12欧姆


12欧姆负载时:(317mA)

带负载启动,输出跟随输入提高而提高,无法稳定输出3.8V;

不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;

加上负载,3.8V仍然很稳定;

不断降低输入电压,至2.6V时,3.8V电压瞬间跌落至2.3V。

注:(跌落之后,电流虽然有,但是比预期的小了)


8欧姆负载时:(475mA)

带负载启动,同上;

不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;

加上负载,3.8V仍然很稳定;

不断降低输入电压,至2.8V时,3.8V电压瞬间跌落至2.4V。

 

4欧姆负载时:(950mA)

带负载启动,同上;

不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;

加上负载,直接掉至2.9V;

 

5欧姆负载时:(760mA)

带负载启动,同上;

不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;

加上负载,直接掉至3.2V;

 

6欧姆负载时:(630mA)

带负载启动,同上;

不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;

加上负载,3.8V仍然很稳定;

不断降低输入电压,至3.5V时,3.8V电压瞬间跌落至3.3V。


3. 网友有用的策略

1. 你的实际困难是启动电流不够。而BOOST的特点是升压比例;耗电越大,所以,建议前级用电解储能,后级BUCK输出。

2. 输入端口加储能电容。

3. 我觉得使用TPS61230是可以的,所以你的应用应该是3.8V到4V的应用,而TPS61230的Vin<Vout+0.2V,所以这样看来,应该是可以满足要求的,不至于出现你所描述的现象。

  不知道你的layout如何,对于boost,输出电压是需要紧靠IC的,最靠近IC建议放0.1uF小电容旁路,更有利于升压电路工作。

4. boost的电感在输入侧,所以考虑开关的限流点应该考虑输入电流;所以设计时,通过恒功率和效率的关系,计算出在最低输入电压时的输入电流,此值为最大输入电流。在计算电感电流纹波,和电感峰值电流,看此峰值电流是否达到开关限流点。


4. 最终方案

很感谢各位的支持,在这里首先感谢大家的帮助。

关于TPS61230的问题,经过大家的指点是发现一些问题:

升压电路,后端带了比较大的负载,那么前端的电流就会很大,所以当时做实验的时候,输入端用的导线太长了,产生压降,因此后端负载越大、或者不断降低输入端电压的时候,前端输入电流就越大,导线产生的压降越大就会导致真正输入到芯片的Vin,比实际上看到的读数要低,当实际电压已经小于输入最低电压的时候TPS61230就不能工作了。

然后说一下,后来怎么解决的:

如上面的朋友们说的,要想后端稳定升压输出,必须要有大电容,法拉电容;采用两级的方案,可以这样,先做一级BOOST升压,中间加上10F的电容,输入的时候就会先进行充电,后级再进行一次升压,输出再加上0.1F左右的电容,用于稳定输出。中间的大电容就是当负载变大的时候,能够从法拉电容获取能量,因此中间那个电容上面的电压会出现下降的现象。后来我做了TPS61200与TPS61230串联的实验,结论是这样的,TPS61200能够从很低的输入进行BOOST充电,输出电流也就是1.6A最多了;TPS61230需要从2.4V左右才能真正BOOST起来,输出电流2-3A没有问题的,电流大的时候走线一定要近,要宽。这两款适用于不同的输入环境,但是输出电流能力还是很强的,但是要想实现大电流输出,前端输入电压必须要高一些。

如果后端电流比较大,采用两级升压效果会比较好;采用单级升压,稳不住会出现电压下降,如果你也是跟我一样的,后端负载比较大,最好采用两级升压;如果采用单级升压,输入端也可以并联大电容进行充电,防止电压跌落;还有就是输入电压尽量高一些,太低了后端负载大的话,肯定BOOST不起来。


原文:https://e2echina.ti.com/support/power-management/f/power-management-forum/70766/ti-boost-ic-tps61230


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来源:EEDesign
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首次发布时间:2025-07-17
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EE小新
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