同步降壓芯片TPS40170，發現一篇降低高壓輸入時 TPS40170 的功耗，特分享資料
本文介紹了采用 TI 的 TPS40170 同步 Buck 控制芯片，實現了適合在攝像應用中，寬范圍輸入、高效同步降壓 DC-DC 變換器。文中介紹了在高壓輸入的情況下，如何降低TPS40170的功耗，提高DC-DC變換器的效率。
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2023-9-7 19:34 上傳
TPS40170高壓輸入時的功耗分析
TPS40170 的功耗分成兩部分：一是芯片自身控制電路的損耗，二是提供外部 MOS管的驅動部分的驅動功耗。
圖 2 是 TPS40170 的內部框圖。從框圖中可以看到，TPS40170 內部從輸入電壓經過兩個 LDO，分別得到 3.3V 及 8V 兩個電壓。其中 3.3V 主要是給內部邏輯電路供電，8V 電源是給外部 MOS 管驅動供電。
在 48V 輸入，空載輸出情況下，在圖 1 未改進的線路上，跳開 R1，串入萬用表，可測得流入TPS40170 Vin Pin 的電流為 18.5mA。芯片上的損耗為 0.89W 左右，與計算的 0.8W 較為接近。此時，線路的整體輸入電流為51.5mA，線路空載待機功耗2.46W。 在進行改進時，我們需要注意 TPS40170 是采用電壓前饋的電壓控制型芯片，芯片內部對 VDD電壓進行采樣，而產生電壓前饋信號。所以，不能簡單的采用在 VDD 腳外加一個外部低壓電源的方式，該方式會導致在高輸入電壓時，輸出不穩定。
因此，可按圖 4 線路進行修改，在 VBP 腳外加一個 8.4V 左右的電壓(注：VBP 的最大耐受電壓為 8.8V)。需要增加四個元器件，分別是：D1，Q3(NPN 二極管)，Z1(8.6V 左右的穩壓管)，及 R1。該部分線路的工作原理如下：輸出電壓正常時，Q3, Z1有 R1組成一個線性電源線路，將 VBP的電壓箝位在 8.4V 左右，大于芯片內部 LDO 的輸出，使驅動部分的功耗由外部線性電源線路提供，從而降低芯片內部LDO的功耗。
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2023-9-7 19:35 上傳
圖 5 是改進線路與未改進前效率的對比。從實驗可以看出，改進后的線路對 TPS40170 變換器的效率提升有一定的幫助，特別是輕載時，效率提升明顯。在輸入電壓 48V，輸出完全空載時，改進線路的輸入電流為 38.4mA，整體功耗為 1.84W。與原始線路相比，TPS40170 可降低 0.62W 的功耗。
TPS40170 是一款性價比較高的寬范圍 DC-DC 變換器。本文提到的改進線路可以很好的降低TPS40170芯片自身功耗，降低芯片溫升，提高芯片整體的可靠性。
由于 VBP 的外加電壓必須大于 8.3V，該改進線路可以適用與輸出電壓在 10V 以上的應用。10V以下的應用，該線路不是很合適，此時，在高壓輸入時，需要特別考慮 TPS40170 芯片自身的散熱。
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