TSM1011：電池充電器和適配器的恒壓恒流控制器

在開關(guān)電源（SMPS）應(yīng)用中，恒壓（CV）和恒流（CC）控制是非常關(guān)鍵的功能。TSM1011作為一款高度集成的解決方案，為需要CV和CC模式的SMPS應(yīng)用提供了理想的選擇。今天，我們就來深入了解一下TSM1011這款芯片。

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一、TSM1011的特性與應(yīng)用

特性

• 恒壓恒流控制：能夠精確實(shí)現(xiàn)恒壓和恒流控制，滿足多種應(yīng)用需求。
• 低電壓運(yùn)行：可在較低電壓條件下穩(wěn)定工作，降低功耗。
• 外部元件數(shù)量少：簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本和電路板空間需求。
• 電流吸收輸出級(jí)：方便實(shí)現(xiàn)電流控制。
• 易于補(bǔ)償：便于對(duì)電路進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，提高穩(wěn)定性。
• 2 kV ESD保護(hù)：增強(qiáng)了芯片的抗靜電能力，提高了可靠性。
• 高精度電壓基準(zhǔn)：提供固定輸出電壓基準(zhǔn)2.545 V，具有0.5%和1%的電壓精度。

應(yīng)用

TSM1011主要應(yīng)用于適配器和電池充電器領(lǐng)域，能夠?yàn)檫@些設(shè)備提供精確的電壓和電流控制。

二、芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

TSM1011集成了一個(gè)電壓基準(zhǔn)和兩個(gè)運(yùn)算放大器（輸出采用或門連接 - 共集電極）。電壓基準(zhǔn)與一個(gè)運(yùn)算放大器組合可構(gòu)成理想的電壓控制器，另一個(gè)運(yùn)算放大器結(jié)合少量外部電阻和電壓基準(zhǔn)，可作為電流限制器。

引腳功能

三、電氣特性分析

電源相關(guān)參數(shù)

• 總電源電流：在VCC = 18 V且無負(fù)載的情況下，總電源電流（不包括電壓基準(zhǔn)中的電流）最大為1 mA。
• VCC鉗位電壓：當(dāng)ICC = 50 mA時(shí)，VCC鉗位電壓典型值為28 V。

運(yùn)算放大器參數(shù)

• 輸入失調(diào)電壓：在不同溫度條件下，TSM1011和TSM1011A的輸入失調(diào)電壓有不同的取值范圍。
• 輸入失調(diào)電壓漂移：典型值為7 μV/°C。
• 輸入失調(diào)電流：在不同溫度條件下，有不同的取值范圍。
• 輸入偏置電流：同樣在不同溫度條件下有不同取值。
• 電源電壓抑制比：在VCC = 4.5 V至28 V的范圍內(nèi)，典型值為100 dB。
• 共模抑制比：在不同溫度條件下，有不同的取值。

輸出級(jí)參數(shù)

• 跨導(dǎo)增益：僅考慮吸收電流時(shí)，典型值為3.5 mA/mV。
• 低輸出電壓：在輸出吸收電流為10 mA時(shí)，低輸出電壓最大為600 mV。
• 輸出短路電流：在不同溫度條件下，有不同的取值。

電壓基準(zhǔn)參數(shù)

• 參考輸入電壓：TSM1011和TSM1011A在不同溫度條件下，參考輸入電壓有不同的精度。
• 參考輸入電壓偏差：在溫度范圍和VCC范圍以及輸出電流變化時(shí)，參考輸入電壓會(huì)有一定的偏差。

四、電壓和電流控制原理

電壓控制

電壓環(huán)路通過第一個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器、電阻橋（R1、R2）和直接連接到輸出的光耦進(jìn)行控制。R1和R2的相對(duì)值應(yīng)根據(jù)公式 (R{1}=R{2} × V{Ref } /left(V{out }-V{Ref }right)) 選擇，其中 (V{out }) 是期望的輸出電壓。為避免負(fù)載放電，電阻橋應(yīng)具有高阻抗。如果在負(fù)載和調(diào)壓電阻橋之間插入低壓降二極管，需要在公式中考慮二極管的壓降。

電流控制

電流環(huán)路通過第二個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器、檢測(cè)電阻 (R{sense }) 和光耦進(jìn)行控制。 (V{sense }) 閾值通過與 (V{Ref }) 電壓基準(zhǔn)相連的電阻橋外部實(shí)現(xiàn)?？刂品匠虨?(R{sense } cdot I{lim }=V{sense }) ，其中 (I{lim }) 是期望的限制電流， (V{sense }) 是電流控制環(huán)路的閾值電壓。 (R_{sense }) 電阻的選擇應(yīng)考慮滿載運(yùn)行時(shí)的最大耗散功率。

兩個(gè)跨導(dǎo)運(yùn)算放大器的電流吸收輸出是共用的，實(shí)現(xiàn)了或門功能，確保當(dāng)電流或電壓達(dá)到過高值時(shí)，光耦被激活。

五、補(bǔ)償與啟動(dòng)短路處理

補(bǔ)償

電壓控制跨導(dǎo)運(yùn)算放大器可以進(jìn)行完全補(bǔ)償，其輸出和負(fù)輸入可直接連接外部補(bǔ)償元件。一個(gè)合適的電壓控制補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)由電容 (C{vc1}=2.2 nF) 和電阻 (R{cv 1}=22 ~K Omega) 串聯(lián)組成。電流控制跨導(dǎo)運(yùn)算放大器同樣可以進(jìn)行完全補(bǔ)償。

啟動(dòng)和短路條件

在啟動(dòng)或短路條件下，由于芯片的電源線與系統(tǒng)電源線共用，TSM1011可能無法獲得足夠的電源電壓。此時(shí)，電流限制只能由初級(jí)PWM模塊保證。如果初級(jí)電流限制不夠精確，需要為TSM1011提供獨(dú)立的電源。

電壓鉗位

為保護(hù)TSM1011免受過高電壓的影響，芯片內(nèi)部集成了齊納鉗位。通過公式 (R{limit }=I{v z} cdotleft(V C C-V{z}right)) 可以計(jì)算限流電阻 (R{limit }) 的值。

六、封裝信息

TSM1011采用SO - 8封裝，ST為滿足環(huán)保要求，提供不同等級(jí)的ECOPACK?封裝。SO - 8封裝有詳細(xì)的機(jī)械尺寸數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)電路板時(shí)需要參考這些數(shù)據(jù)。

TSM1011以其豐富的特性和精確的控制能力，為適配器和電池充電器等應(yīng)用提供了可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇芯片的參數(shù)和外部元件，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能。大家在使用TSM1011的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。