升压变换器TPS61088的输出短路保护方案

大家好 我是 Helen Chen 来自德州仪器升压电源产品线的应用工程师 我们的升压芯片 TPS61088 在充电宝、蓝牙音箱等场合得到了大量的运用 今天我将以升压芯片 TPS61088 为例 给大家介绍一种简单可靠的升压芯片的输出短路保护方案 这是一个充电宝的系统框图 当 AC/DC 适配器接入时 通过 Charger IC 对充电宝内部的锂电池进行充电 当需要对外部设备充电时 锂电池电压会通过升压电路变换到更高的电压 给外部的移动设备充电 由于近几年来充电宝时常发生起火爆炸的安规问题 国际认证组织 UL 要求充电宝必须带有输出过载保护功能 虽然电池本身也自带短路保护功能 但是电池保护电路的响应速度很慢 通常要过几百个微秒甚至几个毫秒才能动作 并且一旦触发电池的短路保护 需要对电池进行激活才能重新使用 大大影响了用户体验 因此充电宝的设计者 希望在升压变换器的输出端 加一个过流保护电路 来通过 UL 的过载测试 TI 参考设计 PNP9779 就是针对这一需求而设计的 这个参考设计的面积很小 只需要加一个便宜的运放 一个采样电阻和一个小尺寸的 NMOS 就可以实现 当使能脚拉低 芯片不工作时输入和输出能彻底断开 支持 2.7 到 4.2V 输入 最大输出能力为 5V3A、9V2A 及 12V1.5A 适合于充电宝蓝牙音箱等运用场合 这是 TI 参考设计 PMP9779 的结构框图 该参考设计在输出端加了一个过流保护电路 当负载电流大于一定值时 比较器 TL331 的输出电压变高 将晶体管 Q2 导通 然后 MOSFET Q1 的驱动信号被拉低 Q1 关断 使得升压芯片 TPS61088 从负载断开 从而避免了芯片在短路和过载的时候被损坏 下面我给大家演示一下 TI 参考设计 PMP9779 的工作波形 我们用的这个板子输出电压为 9V 电源电压设在 3.6V 在断电状态下接上电源和负载 接上示波器探头 二通道检测 MOSFET Q1 的驱动电压 三通道检测输出电流 四通道检测输入电流 然后打开电源 将电子负载的输出电流设置在 2A 这是输入电压 3.6V 输出 9V2A 的正常工作波形 下面看一下参考设计 PMP9779 的短路保护性能 用 Single 模式抓短路波形 将电子负载直接输出短路 我们可以看到 一旦发生短路 二通道 MOSFET Q1 的驱动电压迅速降到零 使得升压芯片 TPS61088 可以在几个微秒之内同负载断开 有效地限制了输入电流和输出电流的最高幅值 从而避免了系统的损坏 这也是刚刚演示的输出为 9V2A 时负载突然短路的波形 以上是 TI 参考的 PMP9779 的简单介绍 大家也可以在 TI 网站上 搜索 PMP9779 下载完整的设计文件 里面有参数计算、原理图、布板的详细的设计过程 感谢大家的观看