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TPS65631DPDR

器件型号:TPS65631DPDR
器件类别:半导体    电源管理    LCD和OLED显示器电源和驱动器   
厂商名称:Texas Instruments
厂商官网:http://www.ti.com/
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器件描述

Dual Outputs AMOLED Display Power Supply 12-WSON -40 to 85

参数

产品属性属性值
Vin(Min)(V)2.9
V_POS(Max)(V)4.6
IC integrationAMOLED Bias
Target application7 inches or less
RatingCatalog
V_POS(Min)(V)4.6
V_NEG(Max)(V)-1.4
Special functionDigital Control I/F
V_NEG(Min)(V)-4.4
Display typeAMOLED
TopologyN/A
Package GroupWSON|12
Approx. price(US$)1.21 | 1ku
TypeN/A
Vin(Max)(V)4.5
Level shifter/scan driver(ch)0

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TPS65631DPDR器件文档内容

                                                 Product                              Sample &  Technical                               Tools &           Support &
                                                 Folder                               Buy       Documents                               Software          Community

                                                                                                                                                       TPS65631

                                                                                                                                               SLVSBK1E SEPTEMBER 2012 REVISED MAY 2014

                                           TPS65631 Dual-Output AMOLED Display Power Supply

1 Features                                                                                                         3 Description

1 2.9-V to 4.5-V Input Voltage Range                                                                              The TPS65631 is designed to drive AMOLED (Active
Fixed 4.6-V Positive Output Voltage                                                                              Matrix Organic Light Emitting Diode) displays
0.5% VPOS Accuracy from 25C to 85C                                                                             requiring positive and negative supply rails. The
Separate VPOS Output Sense Pin                                                                                   device integrates a boost converter for VPOS and an
Negative Output Voltage Digitally Programmable                                                                   inverting buck boost converter for VNEG and is
                                                                                                                   suitable for battery-operated products. The digital
    from 1.4 V to 4.4 V (4 V Default)                                                                           control pin (CTRL) allows programming the negative
Output Currents up to 250 mA Supported                                                                           output voltage in digital steps. The TPS65631 uses a
Excellent Line Transient Regulation                                                                              novel technology enabling excellent line transient
Short-Circuit Protection                                                                                         performance.
Thermal Shutdown
Available in 3.00-mm 3.00-mm, 12-Pin QFN                                                                                                      Device Information(1)

    Package                                                                                                        PART NUMBER                            PACKAGE    BODY SIZE (NOM)

2 Applications                                                                                                                     TPS65631               QFN (12)   3.00 mm 3.00 mm

    AMOLED Displays                                                                                                (1) For all available packages, see the orderable addendum at
                                                                                                                        the end of the data sheet

                                                                                                                   spacer

                                                                                                                   spacer

                                                                                                                   spacer

                                                                                                                   spacer

                                                                                                                   spacer

4 Simplified Schematic                                                                                                                     Efficiency vs Output Current

                                                                        L1
                                                                        4.7 H

                      VI                   PVIN                                 SWP                                                100
       2.9 V to 4.5 V
                                           AVIN                                 OUTP            VPOS                               90
EN / Program VNEG                                                                               4.6 V, 300 mA
                                  C1                                            FBS
                                  210 F                                             C2                                           80
                                                 TPS65631                             10 F
                          C4
                          100 nF           CTRL                                                                    Efficiency (%)  70

                                                                                OUTN               VNEG                            60
                                                                                                   4.0 V, 300 mA
                                           CT                                         C3                                           50

                                           PGND                                       210 F

                                           AGND                                                                                    40

                                           GND                                  SWN                                                30

                                                                                      L2                                           20
                                                                                      4.7 H
                                                                                                                                           VPOS = 4.6 V
                                                                                                                                   10      VNEG = 4.0 V                       VI = 3.7 V

                                                                                                                                   0    0    50           100  150   200       250  300

                                                                                                                                                          Output Current (mA)              G000

1

         An IMPORTANT NOTICE at the end of this data sheet addresses availability, warranty, changes, use in safety-critical applications,
         intellectual property matters and other important disclaimers. PRODUCTION DATA.
TPS65631                                                                                      www.ti.com

SLVSBK1E SEPTEMBER 2012 REVISED MAY 2014

                                              Table of Contents

   1 Features .................................................................. 1                   8.2 Functional Block Diagram ......................................... 8
   2 Applications ........................................................... 1                      8.3 Feature Description................................................... 8
   3 Description ............................................................. 1                     8.4 Device Functional Modes........................................ 12
   4 Simplified Schematic............................................. 1                      9 Applications and Implementation ...................... 12
   5 Revision History..................................................... 2                         9.1 Application Information............................................ 12
   6 Pin Configuration and Functions ......................... 3                                     9.2 Typical Application .................................................. 12
   7 Specifications......................................................... 4                10 Power Supply Recommendations ..................... 16
                                                                                              11 Layout................................................................... 17
          7.1 Absolute Maximum Ratings ..................................... 4                       11.1 Layout Guidelines ................................................. 17
          7.2 Handling Ratings....................................................... 4              11.2 Layout Example .................................................... 17
          7.3 Recommended Operating Conditions....................... 4                       12 Device and Documentation Support ................. 18
          7.4 Thermal Information .................................................. 4               12.1 Device Support...................................................... 18
          7.5 Electrical Characteristics........................................... 5                12.2 Trademarks ........................................................... 18
          7.6 Timing Requirements ................................................ 6                 12.3 Electrostatic Discharge Caution ............................ 18
          7.7 Typical Characteristics .............................................. 7               12.4 Glossary ................................................................ 18
   8 Detailed Description .............................................. 8                    13 Mechanical, Packaging, and Orderable
          8.1 Overview ................................................................... 8       Information ........................................................... 18

5 Revision History                REVISION                                                                                 NOTES
                                        E                                                     No legacy rev history for rev E first public release
                   DATE
                 May 2014

2  Submit Documentation Feedback                                                              Copyright 20122014, Texas Instruments Incorporated

                                              Product Folder Links: TPS65631
www.ti.com                                                                                                                              TPS65631

6 Pin Configuration and Functions                                                                 SLVSBK1E SEPTEMBER 2012 REVISED MAY 2014

                                                                                    DPD PACKAGE
                                                                                      (TOP VIEW)

                       SWP 1                                                                      12 PVIN
                      PGND 2                                                                      11 AVIN
                      OUTP 3                                                                      10 SWN
                                                                                                  9 OUTN
                        FBS 4                                                                     8 CT
                      AGND 5                                                                      7 CTRL

                        GND 6

                                                       DPD PACKAGE
                                                       (BOTTOM VIEW)

                       PVIN 12                                                                    1 SWP
                       AVIN 11                                                                    2 PGND
                       SWN 10                                                                     3 OUTP
                      OUTN 9                                                                      4 FBS
                                                                                                  5 AGND
                          CT 8                                                                    6 GND
                      CTRL 7

                                                       Pin Functions

NAME             NO.  I/O                                                                         DESCRIPTION

AGND             5    --                               Analog ground.

AVIN             11   --                               Input supply voltage for internal analog circuits (both converters).

CT               8    I/O                              Timing capacitor pin. Connect a capacitor between this pin and ground to

                                                       control the time it takes for the output of the inverting buck-boost converter to

                                                       ramp from one value of VNEG to another.

CTRL             7    I                                Control pin. Combined device enable and inverting buck-boost converter output

                                                       voltage programming pin.

FBS              4    I                                Feedback sense pin of the boost converter output voltage.

GND              6    --                               Ground. (Note: it is possible to leave this pin floating without affecting device

                                                       performance.)

PGND             2    --                               Power ground of the boost converter.

PVIN             12   --                               Input supply voltage pin for the inverting buck-boost converter.

SWN              10   O                                Switch pin of the inverting buck-boost converter.

SWP              1    O                                Switch pin of the boost converter.

OUTN             9    O                                Rectifier pin of the inverting buck-boost converter.

OUTP             3    O                                Rectifier pin of the boost converter.

Exposed Thermal  13   --                               Connect this pad to AGND and PGND.

Pad

Copyright 20122014, Texas Instruments Incorporated                                                      Submit Documentation Feedback  3

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TPS65631                                                                                                                 www.ti.com

SLVSBK1E SEPTEMBER 2012 REVISED MAY 2014

7 Specifications

7.1 Absolute Maximum Ratings (1)

over operating free-air temperature range (unless otherwise noted) (1)

                                                                                               MIN      MAX              UNIT

                   SWP, OUTP, FBS, PVIN, AVIN                                                  0.3              6       V

                   OUTN                                                                        0.3              6      V
                   SWN
Input voltage (2)                                                                              6                6       V

                   CTRL                                                                        0.3              5.5     V

                   CT                                                                          0.3              3.6     V

Operating junction temperature range, TJ                                                       40               150     C

(1) Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. These are stress ratings
      only, which do not imply functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under Recommended
      Operating Conditions. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability.

(2) With respect to GND pin.

7.2 Handling Ratings

TSTG    Storage temperature range                                                               MIN              MAX     UNIT
VESD                                      Human body model (HBM), per ANSI/ESDA/JEDEC JS-001,   65               150     C
                                          all pins (1)                                                                2   kV
                                                                                                  2
        Electrostatic discharge Charged device model (CDM), per JEDEC specification                               500      V
                                          JESD22-C101, all pins (2)                            500               200      V
                                          Machine model (MM) ESD stress voltage                200

(1) JEDEC document JEP155 states that 500-V HBM allows safe manufacturing with a standard ESD control process.
(2) JEDEC document JEP157 states that 250-V CDM allows safe manufacturing with a standard ESD control process..

7.3 Recommended Operating Conditions

over operating free-air temperature range (unless otherwise noted)

                                          PARAMETER                                            MIN    NOM             MAX UNIT
                                                                                                2.9     3.7             4.5 V
VI      Input supply voltage range                                                             4.4     4.6
                                                                                                         4                        V
VO      Output voltage range                                     VPOS                          40                    1.4
                                                                 VNEG                          40       25            300
IO      Output current range                                     IPOS                                    85
                                                                 INEG                                                             mA
                                                                                                                       300
TA      Operating ambient temperature
                                                                                                                         85 C
TJ      Operating junction temperature                                                                                 125 C

7.4 Thermal Information

                                    THERMAL METRIC(1)                                             PD                     UNIT
                                                                                               12 PINS

RJA                Junction-to-ambient thermal resistance                                            51.5
RJCtop             Junction-to-case (top) thermal resistance                                         47.1
RJB                Junction-to-board thermal resistance                                              25.0
JT                 Junction-to-top characterization parameter
JB                 Junction-to-board characterization parameter                                                              C/W
RJCbot             Junction-to-case (bottom) thermal resistance                                      0.5
                                                                                                     25.2
                                                                                                     4.4

(1) For more information about traditional and new thermal metrics, see the IC Package Thermal Metrics application report, SPRA953.

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7.5 Electrical Characteristics

VI = 3.7 V, V(CTRL) = 3.7 V, VPOS = 4.6 V, VNEG = 4.0 V, TJ = 40C to 125C, typical values are at TA = 25C (unless
otherwise noted)

            PARAMETER                                  TEST CONDITIONS                 MIN      TYP    MAX UNIT

SUPPLY

II          Shutdown current into AVIN and             CTRL pin connected to ground.            0.1                     A

            PVIN

VUVLO       Undervoltage lockout threshold             VI rising.                                      2.4
                                                       VI falling.                                                  V

                                                                                                       2.1

BOOST CONVERTER

            Output voltage                                                                      4.6                     V

VO          Output voltage tolerance                   25C  TA  85C, no load         0.5%           0.5%
rDS(ON)                                                40C  TA < 85C, no load       0.8%
            Switch (low-side) on-resistance            I(SWP) = 200 mA                                 0.8%
            Rectifier (high-side) on-resistance        I(SWP) = 200 mA                     0.8
            Switching frequency                        IO = 200 mA                              200
            Switch current limit                       Inductor valley current                                               m

                                                                                                350

                                                                                                1.7                     MHz

                                                                                                1                       A

            Short-circuit threshold voltage in         VO falling                               4.1                     V
            operation

            Short-circuit detection time during                                                 3                       ms
            operation

            Output sense threshold voltage             V(OUTP) - V(FBS) increasing              300                     mV
            using OUTP

            Output sense threshold voltage             V(OUTP) - V(FBS) decreasing              200                     mV
            using FBS

            Input resistance of FBS                    Between FBS pin and ground               4                       M

            Discharge resistance                       CTRL pin connected to ground,            30                     
                                                       IO = 1 mA
            Line regulation                                                                     0.002                   %/V
            Load regulation                            IO = 200 mA

                                                                                                0.01                    %/A

INVERTING BUCK-BOOST CONVERTER

            Output voltage default                                                              4.0

VO          Output voltage range                                                        4.4           1.4             V
                                                                                       0.05
            Output voltage tolerance                                                                   0.05

rDS(ON)     Switch (high-side) on-resistance           I(SWN) = 200 mA                          200                     m

            Rectifier (low-side) on-resistance         I(SWN) = 200 mA                          300                     MHz
                                                                                                                          A
            Switching frequency                        IO = 10 mA                               1.7

            Switch current limit                       VI = 2.9 V                      1.5      2.2

            Short-circuit threshold voltage during     Voltage drop from nominal VO             500
            operation
                                                                                                                        mV
            Short-circuit threshold voltage during
            start-up                                                                   180      200    230

tSCP        Short-circuit detection time during                                                 10                      ms
            start-up

            Short-circuit detection time during                                                 3                       ms
            operation

            Discharge resistance                       CTRL pin connected to ground,            150                     
                                                       IO = 1 mA
            Line regulation                                                                     0.006                   %/V
            Load regulation                            IO = 200 mA

                                                                                                0.31                    %/A

CTRL

            High-level threshold voltage                                                               1.2              V

            Low-level threshold voltage                                                0.4                              V

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SLVSBK1E SEPTEMBER 2012 REVISED MAY 2014

Electrical Characteristics (continued)

VI = 3.7 V, V(CTRL) = 3.7 V, VPOS = 4.6 V, VNEG = 4.0 V, TJ = 40C to 125C, typical values are at TA = 25C (unless
otherwise noted)

                PARAMETER                     TEST CONDITIONS                 MIN  TYP  MAX UNIT

        Pull-down resistance                                                  150  400  860                             k

OTHER

R(CT)   CT pin output resistance                                              150  300  500                             k
tINIT   Initialization time
tOFF    Shut-down time                                                             300  400                             s
tSTORE  Data storage time
TSD     Thermal shutdown temperature                                          30        80                              s

                                                                              30        80                              s

                                                                                   145                                  C

7.6 Timing Requirements

                                                                              MIN  TYP  MAX UNIT

CTRL Interface

tHIGH   High-level pulse duration                                             2    10   25                              s
tLOW    Low-level pulse duration
                                                                              2    10   25                              s

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7.7 Typical Characteristics                                                                                                             SLVSBK1E SEPTEMBER 2012 REVISED MAY 2014
At TA = 25C, unless otherwise noted.

4.0Current (A)                                                                                                              0.50
3.5                                                                                                           Resistance ()  0.45
3.0                                                                                                                          0.40
2.5          0  25  50                75              100      125                                                           0.35           0        25  50  75        100       125
2.0                                                                                                                          0.30
1.5                                                               G001                                                       0.25                                                   G002
1.0                                                                                                                          0.20
0.5                                                                                                                          0.15
0.0                                                                                                                          0.10
-0.5                                                                                                                          0.05
-1.0                                                                                                                          0.00

     -50 -25                                                                                                                       -50 -25

              Junction Temperature (C)                                                                                                      Junction Temperature (C)

Figure 1. Shutdown Current into AVIN and PVIN                                                                                           Figure 2. Boost Converter Switch rDS(ON)

1.0                                                                                                                           0.50

0.9                                                                                                                           0.45

0.8                                                                                                                           0.40

0.7                                                                                                                           0.35
Resistance ()
                                                                                                               Resistance ()0.60.30

0.5                                                                                                                           0.25

0.4                                                                                                                           0.20

0.3                                                                                                                           0.15

0.2                                                                                                                           0.10

0.1                                                                                                                           0.05

0.0           0  25  50                75              100      125                                                           0.00           0        25  50  75 100              125
   -50 -25                                                                                                                         -50 -25
                                                                   G003                                                                                                              G004
              Junction Temperature (C)                                                                                                      Junction Temperature (C)

     Figure 3. Boost Converter Rectifier rDS(ON)                                                                              Figure 4. Inverting Buck-Boost Converter Switch rDS(ON)

                                                  0.50Resistance ()
                                                  0.45
                                                  0.40          0        25  50                                                     75  100  125
                                                  0.35
                                                  0.30                                                                                          G005
                                                  0.25
                                                  0.20
                                                  0.15
                                                  0.10
                                                  0.05
                                                  0.00

                                                       -50 -25

                                                                Junction Temperature (C)

                     Figure 5. Inverting Buck-Boost Converter Rectifier rDS(ON)

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8 Detailed Description

8.1 Overview

The TPS65631 consists of a boost converter and an inverting buck boost converter. The VPOS output is fixed at
4.6 V and VNEG output is programmable via a digital interface in the range of -1.4 V ~ -4.4 V, the default is -4 V.
The transition time of VNEG output is adjustable by the CT pin capacitor.

8.2 Functional Block Diagram

    SWP                                                                                                                 OUTP             VPOS
            1                                                                                                         3

                                                                 DCHG                                  Short-Circuit    FBS
                                                             CTRL                                       Protection    4

                                              Gate Driver

    AVIN                           PGND                    +                                           Output Sense
                                                                                                          Control

VI        11                                  PWM Control                                     +  VREF
                                                                                             
                         SWP

                                              Oscillator                                         Short-Circuit
                                                                                                  Protection
                                                                                                                                     CT
                                                                                                       CT                         8
                                                                                                    Control
                                                                                                                    +
                                                             DAC                                                    50 mV

               Constant Off-Time              Gate            Digital
                    Controller                Drive          Interface

    PVIN                                          10              7                                    DCHG             OUTN             VNEG
           12                                           SWN            CTRL                             2             9
                                                                                                              PGND
               6         5
                    GND       AGND

8.3 Feature Description

8.3.1 Boost Converter

The boost converter uses a fixed-frequency current-mode topology, and its output voltage (VPOS) is fixed at 4.6 V
For the highest output voltage accuracy, connect the output sense pin (FBS) directly to the positive pin of the
output capacitor. If not used, the FBS pin can be left floating or connected to ground. If the FBS pin is not used,
the boost converter senses its output voltage using the OUTP pin.

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Feature Description (continued)
8.3.2 Inverting Buck-Boost Converter

The inverting buck-boost converter uses a constant-off-time peak-current mode topology. The converter's default
output voltage (VNEG) is 4 V, but it can be programmed to any voltage in the range 1.4 V to 4.4 V (see
Programming VNEG).

8.3.2.1 Programming VNEG

The output voltage of the inverting buck-boost converter (VNEG) can be programmed using the CTRL pin. If
output voltage programming is not required, the CTRL pin can be used as a standard enable pin (see Enable
(CTRL)).

                        ttINIT                                 tLOWt   ttHIGH          ttSTORE          ttOFF

            CTRL

            VPOS        4.6 V                                                                    ttSET
            VNEG             ttSCPt                                                            4.2 V

                                                               4.0 V

                        Figure 6. Programming VNEG Using the CTRL Pin

When the CTRL pin is pulled high, the inverting buck-boost converter starts up with its default voltage of 4V.
The device now counts the rising edges applied to the CTRL pin and sets the output voltage (VNEG) according to
Table 1. For the timing diagram shown in Figure 6, VNEG is programmed to 4.2 V, since three rising edges are
detected.

The CTRL interface is designed to work with pulses whose duration is between 2 s and 25 s. Pulses shorter
than 2 s or longer than 25 s are not ensured to be recognized.

                                     Table 1. Programming Table for VNEG

Number of Rising Edges                                  VNEG           Number of Rising Edges            VNEG
         0 / no pulses                                  4 V                           16               2.9 V
                1                                      4.4 V                          17               2.8 V
                2                                      4.3 V                          18               2.7 V
                3                                      4.2 V                          19               2.6 V
                4                                      4.1 V                          20               2.5 V
                5                                      4.0 V                          21               2.4 V
                6                                      3.9 V                          22               2.3 V
                7                                      3.8 V                          23               2.2 V
                8                                      3.7 V                          24               2.1 V
                9                                      3.6 V                          25               2.0 V
                10                                     3.5 V                          26               1.9 V
                11                                     3.4 V                          27               1.8 V
                12                                     3.3 V                          28               1.7 V
                13                                     3.2 V                          29               1.6 V
                14                                     3.1 V                          30               1.5 V
                15                                     3.0 V                          31               1.4 V

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8.3.2.2 Controlling the VNEG Transition Time

The transition time (tset) is the time required to move VNEG from one voltage level to the next. Users can control
the transition time by connecting a capacitor between the CT pin and ground. When the CT pin is left open or is

connected to ground, the transition time is as short as possible. When a capacitor is connected to the CT pin, the

transition time is determined by the time constant () of the external capacitor (C(CT)) and the internal resistance
of the CT pin (R(CT)). The output voltage VNEG reaches 70% of its programmed value after 1.

An example is given below for the case when using 100 nF for C(CT).

      tset(70%) = R(CT) C(CT) = 300 k 100 nF = 30 ms                      (1)

The output voltage VNEG reaches its programmed value after approximately 3.

The external capacitor connected to the CT pin has no effect on the first programming of VNEG, when the
inverting buck-boost converter ramps its output to the default voltage as fast as possible. Figure 7 shows the

detail of programming of the VNEG transition time with the CT pin during start-up.

CTRL

          4.6 V

    VPOS

          t10 mst

    VNEG           4.0 V (Default)                                           3.8 V

                   tNot programmable          4.1 V (Initial)                tProgrammable by
                   tby CT capacitor                                           tCT capacitor (3Tau)
                                              tNot programmable
                                              tby CT capacitor

                   Figure 7. Programming the Transition Time of VNEG

8.3.3 Soft-Start and Start-Up Sequence

The TPS65631 features a soft-start function to limit inrush current. When the device is enabled by a high-level
signal applied to the CTRL pin, the boost converter starts switching with a reduced switch current limit. Ten
milliseconds after the CTRL pin goes high, the inverting buck-boost converter starts with a default value of 4 V.
A typical start-up sequence is shown in Figure 8.

                   CTRL

                   VPOS

                                              10 ms (typ.)

                   VNEG

                              Figure 8. Typical Start-Up Sequence

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8.3.4 Enable (CTRL)

The CTRL pin serves two functions. One is to enable and disable the device, and the other is to program the
output voltage (VNEG) of the inverting buck-boost converter (see Programming VNEG). If the digital interface is not
required, the CTRL pin can be used as a standard enable pin for the device, which will come up with its default
value on VNEG of 4 V. When CTRL is pulled high, the device is enabled. The device is shut down with CTRL
low.

8.3.5 Undervoltage Lockout

The TPS65631 features an undervoltage lockout function that disables the device when the input supply voltage
is too low for normal operation.

8.3.6 Short Circuit Protection

The TPS65631 is protected against short-circuits of VPOS and VNEG to ground and to each other.

8.3.6.1 Short-Circuits During Normal Operation

During normal operation an error condition is detected if VPOS falls below 4.1 V for more than 3 ms or VNEG is
pulled above the programmed nominal output by 500 mV for longer than 3 ms. In either case the device enters
shutdown mode: the converters are disabled and their outputs are disconnected from the input. To resume
normal operation either cycle the input supply voltage or toggle the CTRL pin low and then high again.

8.3.6.2 Short-Circuits During Start-Up

During start up an error condition is detected if:
VPOS is not in regulation 10 ms after a high-level is applied to the CTRL pin.
VNEG is higher than threshold level 10 ms after a high-level is applied to the CTRL pin.
VNEG is not in regulation 20 ms after a high-level is applied to the CTRL pin.

To resume normal operation either cycle the input supply voltage or toggle the CTRL pin low and then high
again.

8.3.7 Output Discharge During Shutdown
The TPS65631 actively discharges its outputs during shutdown. Figure 9 shows the output discharge control.

            VI    tVUVLO                                                                                         tVUVLO

            CTRL

            VPOS  Discharge                                           Discharge                       Discharge

            VNEG  Discharge                                           Discharge                       Discharge

                                                       t10 ms (typ.)                   t10 ms (typ.)

                               Figure 9. Active Discharge of VPOS and VNEG During Shutdown

8.3.8 Thermal Shutdown
The TPS65631 enters thermal shutdown mode if its junction temperature exceeds 145C (typical). During
thermal shutdown mode none of the device functions are available. To resume normal operation, either cycle the
input supply voltage or toggle the CTRL pin low and then high again.

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8.4 Device Functional Modes

8.4.1 Operation with VI < 2.9 V

The recommended minimum input supply voltage for full performance is 2.9 V. The device continues to operate
with input supply voltages below 2.9 V; however, full performance is not guaranteed. The device does not
operate with input supply voltages below the UVLO threshold.

8.4.2 Operation with VI  VPOS (Diode Mode)

The TPS65631 features a "diode" mode that enables it to regulate its output voltage even when the input supply
voltage is close to VPOS (that is, too high for normal boost operation). When operating in diode mode the
converter's high-side switch stops switching and its body diode is used as the rectifier. Boost converter efficiency
is reduced when operating in diode mode. At low output currents (2 mA and below), the boost converter
automatically transitions from pulse-width modulation to pulse-skip mode. This ensures that VPOS stays in
regulation but increases the output voltage ripple on VPOS.

8.4.3 Operation with CTRL

When a low-level signal is applied to the CTRL pin the device is disabled and switching is inhibited. When the
input supply voltage is above the UVLO threshold and a high-level signal is applied to the CTRL pin the device is
enabled and its start-up sequence begins.

9 Applications and Implementation

9.1 Application Information

Figure 10 shows a typical application circuit suitable for supplying AMOLED displays in smartphone applications.
The circuit is designed to operate from a single-cell Li-Ion battery and generates a positive output voltage VPOS of
4.6 V and a negative output voltage of 4 V. Both outputs are capable of supplying up to 300 mA of output
current.

9.2 Typical Application

                                                          L1
                                                          4.7 H

                          VI                        PVIN            SWP
           2.9 V to 4.5 V
                                                    AVIN            OUTP              VPOS
    EN / Program VNEG                                                                 4.6 V, 300 mA
                                           C1                       FBS
                                           210 F                            C2
                                                          TPS65631            10 F
                                   C4
                                   100 nF           CTRL

                                                                    OUTN                   VNEG
                                                                                           4.0 V, 300 mA
                                                    CT                        C3

                                                    PGND                      210 F

                                                    AGND

                                                    GND             SWN

                                                                              L2
                                                                              4.7 H

                                   Figure 10. Typical Application Schematic

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Typical Application (continued)
9.2.1 Design Requirements

For this design example, use the following input parameters.

            DESIGN PARAMETER                           Table 2. Design Parameters
              Input voltage range
                 Output voltage                                                                                       EXAMPLE
              Switching frequency                                                                                   2.9 V to 4.5 V
                                                                                                            VPOS = 4.6V, VNEG = 4 V

                                                                                                                        1.7 MHz

9.2.2 Detailed Design Procedure

In order to maximize performance, the TPS65631 has been optimized for use with a relatively narrow range of
component values, and customers are strongly recommended to use the application circuit shown in Figure 10
with the components listed in Table 3 and Table 4.

9.2.2.1 Inductor Selection

The boost converter and inverting buck-boost converter have been optimized for use with 4.7 H inductors, and it
is recommended that this value be used in all applications. Customers using other values of inductor are strongly
recommended to characterize circuit performance on a case-by-case basis.

                                                       Table 3. Inductor Selection

PARAMETER                          VALUE                      MANUFACTURER               PART NUMBER
     L1, L2                        4.7 H                          Coilmaster          MMPP252012-4R7N
                                                                       Toko
                                                                      ABCO               1239AS-H-4R7M
                                                                     Coilcraft          LPP252012-4R7N
                                                                                         XFL4020-4R7ML

9.2.2.2 Capacitor Selection

The recommended capacitor values are shown in Table 4. Applications using less than the recommended
capacitance (e.g. to save PCB area) may experience increased voltage ripple. In general, the lower the output
power, the lower the necessary capacitance.

                                                       Table 4. Capacitor Selection

PARAMETER                           VALUE                     MANUFACTURER                  PART NUMBER
       C1                          2 10 F                          Murata           GRM21BR71A106KE51
       C2                                                             Murata           GRM21BR71A106KE51
       C3                            10 F                            Murata           GRM21BR71A106KE51
       C4                          2 10 F                          Murata           GRM21BR71E104KA01

                                    100 nF

9.2.2.3 Stability

Applications using component values that differ significantly from those recommended in Table 3 and Table 4
should be checked for stability over the full range of operating conditions.

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9.2.3 Application Curves

The performance shown in the following graphs was obtained using the circuit shown in Figure 10 and the
external components shown in Table 3 and Table 4. The output voltage settings for these measurements were
VPOS = 4.6 V and VNEG = 4 V.

                            100                                                            5 V/div

                            90                                                                                 V(CTRL)

                            80                                                                                 VPOS
                                                                                                               VNEG
    Efficiency (%)          70                                                             2 V/div
                                                                                                               IIN
                            60
                                                                                                                                                         Time = 2 ms/div
                            50
                                                                                                                                 Figure 12. Start-Up Waveforms
                            40

                            30                                    VI = 4.3 V               200 mA/div 2 V/div
                                                                  VI = 3.7 V
                            20                                    VI = 3.2 V
                                                                  VI = 2.9 V
                            10 L1 = L2 = Coilcraft XFL4020-4R7ML

                            0      0  50  100  150         200    250           300

                                          Output Current (mA)                   G000

                                      Figure 11. Efficiency vs. Output Current

    10 mV/div (ac)          VPOS                                                           10 mV/div (ac)      VPOS
                                                                                                               V(SWP)
    5 V/div                 V(SWP)                                                         200 mA/div 5 V/div
                                                                                                               I(L3)
    200 mA/div              I(L3)
                                                                                                                                                        Time = 400 ns/div
    5 V/div 10 mV/div (ac)                                              Time = 400 ns/div  10 mV/div (ac)
                                                                                                                 Figure 14. VPOS Switch Voltage, Inductor Current and
                              Figure 13. VPOS Switch Voltage, Inductor Current and                                           Output Voltage Ripple (IO = 300 mA)
                                          Output Voltage Ripple (IO = 100 mA)
                                                                                                               VNEG
                            VNEG

                            V(SWN)                                                         5 V/div             V(SWN)

    500 mA/div              I(L1)                                                          500 mA/div          I(L1)

                                                                  Time = 400 ns/div                                                                  Time = 400 ns/div

                            Figure 15. VNEG Switch Voltage, Inductor Current and                               Figure 16. VNEG Switch Voltage, Inductor Current and
                                        Output Voltage Ripple (IO = 100 mA)                                                Output Voltage Ripple (IO = 300 mA)

14                          Submit Documentation Feedback                                                              Copyright 20122014, Texas Instruments Incorporated

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                                                                                                                                                                     SLVSBK1E SEPTEMBER 2012 REVISED MAY 2014

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                                          4.605                                                                                                           -4.395

Output Voltage (V)                        4.600                                                                                       Output Voltage (V)  -4.400

                                          4.595                                                                                                           -4.405

                                          4.590                      3.5 3.7 3.9                TJ = 40C                                                -4.410                      3.5 3.7 3.9                TJ = 40C
                                                                     Input Voltage (V)          TJ = 25C                                                                             Input Voltage (V)          TJ = 25C
                                          4.585                                                 TJ = 85C                                                 -4.415                                                 TJ = 85C
                                                      IOUT = 100 mA                                                                                                    IOUT = 100 mA
                                                                                          4.1 4.3 4.5                                                                                                      4.1 4.3 4.5
                                          4.580                                                                                                           -4.420
                                                 2.9 3.1 3.3                                                                    G000                               2.9 3.1 3.3                                                                   G000

                                                   Figure 17. Boost Converter Line Regulation                                                             Figure 18. Inverting Buck-Boost Converter Line Regulation

                                          4.610                                                                                                           -4.390

                                          4.605                                                                                                           -4.395

Output Voltage (V)                        4.600                                                                                       Output Voltage (V)  -4.400

                                          4.595                                                                                                           -4.405

                                          4.590                                                                                                           -4.410

                                          4.585                                           TJ = 40C                                                      -4.415                                           TJ = 40C
                                                                                          TJ = 25C                                                                                                        TJ = 25C
                                                    VI = 3.7 V                            TJ = 85C                                                                  VI = 3.7 V                            TJ = 85C

                                          4.580  0  50               100  150  200        250   300                                                       -4.420  0  50               100  150  200        250       300

                                                                     Output Current (mA)              G000                                                                            Output Current (mA)              G000

                                                    Figure 19. Boost Converter Load Regulation                                                                  Figure 20. Inverting Buck-Boost Converter Load
                                                                                                                                                                                          Regulation

50 mV/div (ac) 20 mV/div (ac) 500 mV/div  VI

                                                                                                                                                          IPOS

                                                                                                                                      100 mA/div

                                          VPOS                                                                                        100 mV/div (ac)     VPOS
                                          VNEG

                                                                      Time = 200 s/div                                                                                                                Time = 40 s/div

                                                    Figure 21. Line Transient Response                                                                          Figure 22. Boost Converter Load Transient Response

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    20 mA/div
                                                                                 INEG
    50 mV/div (ac)
                                                                                 VNEG

                                                                                                                             Time = 400 s/div

                                                 Figure 23. Inverting Buck-Boost Converter Load Transient Response

10 Power Supply Recommendations

The TPS65631 is designed to operate from an input voltage supply range between 2.9 V and 4.5 V. If the input
supply is located more than a few centimeters from the TPS65631 additional bulk capacitance may be required.
The 210 F shown in the schematics in this data sheet are a typical choice for this function.

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11 Layout                                                                              SLVSBK1E SEPTEMBER 2012 REVISED MAY 2014

11.1 Layout Guidelines

No PCB layout is perfect, and compromises are always necessary. However, following the basic principles listed
below (in order of importance) should go a long way to achieving good performance:
Route switching currents on the top layer using short, wide traces. Do not route these signals through vias,

    which have relatively high parasitic inductance and resistance.
Place C1 as close as possible to pin 12.
Place C2 as close as possible to pin 3.
Place C3 as close as possible to pin 9.
Place L1 as close as possible to pin 1.
Place L2 as close as possible to pin 10.
Use the thermal pad to join GND, AGND and PGND.
Connect the FBS pin directly to the positive pin of C2, that is, keep this connection separate from the

    connection between OUTP and C2.
Use a copper pour on layer 2 as a thermal spreader and connect the thermal pad to it using a number of

    thermal vias.

Figure 24 illustrates how a PCB layout following the above principles may be realized in practice.

11.2 Layout Example

Figure 24 shows the above principles implemented for the circuit of Figure 10.

                                                       L1  C1

            C2  SWP 1                                      12 PVIN
                                                           11 AVIN
                PGND 2                                     10 SWN                      L2
                                                           9 OUTN                             C3
                OUTP 3                                     8 CT                               C4
                                                           7
                FBS 4
                                                                 CTRL
                AGND 5

                GND 6

                  Via to signal layer on internal or bottom layer.
                  Thermal via to copper pour on internal or bottom layer.
                Figure 24. PCB Layout Example

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12 Device and Documentation Support

12.1 Device Support

12.1.1 Third-Party Products Disclaimer

TI'S PUBLICATION OF INFORMATION REGARDING THIRD-PARTY PRODUCTS OR SERVICES DOES NOT
CONSTITUTE AN ENDORSEMENT REGARDING THE SUITABILITY OF SUCH PRODUCTS OR SERVICES
OR A WARRANTY, REPRESENTATION OR ENDORSEMENT OF SUCH PRODUCTS OR SERVICES, EITHER
ALONE OR IN COMBINATION WITH ANY TI PRODUCT OR SERVICE.

12.2 Trademarks
All trademarks are the property of their respective owners.
12.3 Electrostatic Discharge Caution

             These devices have limited built-in ESD protection. The leads should be shorted together or the device placed in conductive foam
             during storage or handling to prevent electrostatic damage to the MOS gates.

12.4 Glossary

SLYZ022 -- TI Glossary.
     This glossary lists and explains terms, acronyms and definitions.

13 Mechanical, Packaging, and Orderable Information

The following pages include mechanical packaging and orderable information. This information is the most
current data available for the designated devices. This data is subject to change without notice and revision of
this document. For browser-based versions of this data sheet, refer to the left-hand navigation.

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www.ti.com                                                                                                                                                                               25-Sep-2014

PACKAGING INFORMATION

Orderable Device  Status Package Type Package Pins Package Eco Plan             Lead/Ball Finish     MSL Peak Temp Op Temp (C)                                                                  Device Marking       Samples
TPS65631DPDR
                  (1)           Drawing  Qty  (2)                                            (6)                    (3)                                                                                        (4/5)

                  ACTIVE  WSON  DPD 12 3000 Green (RoHS                            CU NIPDAU      Level-2-260C-1 YEAR -40 to 85                                                          SDS
                                                                   & no Sb/Br)

(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.

(2) Eco Plan - The planned eco-friendly classification: Pb-Free (RoHS), Pb-Free (RoHS Exempt), or Green (RoHS & no Sb/Br) - please check http://www.ti.com/productcontent for the latest availability
information and additional product content details.
TBD: The Pb-Free/Green conversion plan has not been defined.
Pb-Free (RoHS): TI's terms "Lead-Free" or "Pb-Free" mean semiconductor products that are compatible with the current RoHS requirements for all 6 substances, including the requirement that
lead not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, TI Pb-Free products are suitable for use in specified lead-free processes.
Pb-Free (RoHS Exempt): This component has a RoHS exemption for either 1) lead-based flip-chip solder bumps used between the die and package, or 2) lead-based die adhesive used between
the die and leadframe. The component is otherwise considered Pb-Free (RoHS compatible) as defined above.
Green (RoHS & no Sb/Br): TI defines "Green" to mean Pb-Free (RoHS compatible), and free of Bromine (Br) and Antimony (Sb) based flame retardants (Br or Sb do not exceed 0.1% by weight
in homogeneous material)

(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.

(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.

(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.

(6) Lead/Ball Finish - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead/Ball Finish values may wrap to two lines if the finish
value exceeds the maximum column width.

Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
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TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.

In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.

                                              Addendum-Page 1
www.ti.com                   PACKAGE OPTION ADDENDUM

                                                                                            25-Sep-2014

            Addendum-Page 2
www.ti.com                                               PACKAGE MATERIALS INFORMATION

TAPE AND REEL INFORMATION                                                                                                                               7-May-2014

*All dimensions are nominal

Device                       Package Package Pins  SPQ      Reel Reel A0       B0    K0    P1   W     Pin1
                               Type Drawing        3000  Diameter Width (mm)  (mm)  (mm)  (mm)
                                                                                                (mm) Quadrant
                                                           (mm) W1 (mm)        3.3   1.1   8.0
TPS65631DPDR                 WSON DPD 12                                                        12.0  Q2
                                                           330.0 12.4 3.3

                                                   Pack Materials-Page 1
www.ti.com                              PACKAGE MATERIALS INFORMATION

                                                                                                                                       7-May-2014

*All dimensions are nominal  Package Type Package Drawing Pins  SPQ   Length (mm) Width (mm) Height (mm)
              Device                                            3000
                             WSON  DPD  12                            367.0  367.0  35.0
       TPS65631DPDR

                                        Pack Materials-Page 2
                                               IMPORTANT NOTICE

Texas Instruments Incorporated and its subsidiaries (TI) reserve the right to make corrections, enhancements, improvements and other
changes to its semiconductor products and services per JESD46, latest issue, and to discontinue any product or service per JESD48, latest
issue. Buyers should obtain the latest relevant information before placing orders and should verify that such information is current and
complete. All semiconductor products (also referred to herein as "components") are sold subject to TI's terms and conditions of sale
supplied at the time of order acknowledgment.

TI warrants performance of its components to the specifications applicable at the time of sale, in accordance with the warranty in TI's terms
and conditions of sale of semiconductor products. Testing and other quality control techniques are used to the extent TI deems necessary
to support this warranty. Except where mandated by applicable law, testing of all parameters of each component is not necessarily
performed.

TI assumes no liability for applications assistance or the design of Buyers' products. Buyers are responsible for their products and
applications using TI components. To minimize the risks associated with Buyers' products and applications, Buyers should provide
adequate design and operating safeguards.

TI does not warrant or represent that any license, either express or implied, is granted under any patent right, copyright, mask work right, or
other intellectual property right relating to any combination, machine, or process in which TI components or services are used. Information
published by TI regarding third-party products or services does not constitute a license to use such products or services or a warranty or
endorsement thereof. Use of such information may require a license from a third party under the patents or other intellectual property of the
third party, or a license from TI under the patents or other intellectual property of TI.

Reproduction of significant portions of TI information in TI data books or data sheets is permissible only if reproduction is without alteration
and is accompanied by all associated warranties, conditions, limitations, and notices. TI is not responsible or liable for such altered
documentation. Information of third parties may be subject to additional restrictions.

Resale of TI components or services with statements different from or beyond the parameters stated by TI for that component or service
voids all express and any implied warranties for the associated TI component or service and is an unfair and deceptive business practice.
TI is not responsible or liable for any such statements.

Buyer acknowledges and agrees that it is solely responsible for compliance with all legal, regulatory and safety-related requirements
concerning its products, and any use of TI components in its applications, notwithstanding any applications-related information or support
that may be provided by TI. Buyer represents and agrees that it has all the necessary expertise to create and implement safeguards which
anticipate dangerous consequences of failures, monitor failures and their consequences, lessen the likelihood of failures that might cause
harm and take appropriate remedial actions. Buyer will fully indemnify TI and its representatives against any damages arising out of the use
of any TI components in safety-critical applications.

In some cases, TI components may be promoted specifically to facilitate safety-related applications. With such components, TI's goal is to
help enable customers to design and create their own end-product solutions that meet applicable functional safety standards and
requirements. Nonetheless, such components are subject to these terms.

No TI components are authorized for use in FDA Class III (or similar life-critical medical equipment) unless authorized officers of the parties
have executed a special agreement specifically governing such use.

Only those TI components which TI has specifically designated as military grade or "enhanced plastic" are designed and intended for use in
military/aerospace applications or environments. Buyer acknowledges and agrees that any military or aerospace use of TI components
which have not been so designated is solely at the Buyer's risk, and that Buyer is solely responsible for compliance with all legal and
regulatory requirements in connection with such use.

TI has specifically designated certain components as meeting ISO/TS16949 requirements, mainly for automotive use. In any case of use of
non-designated products, TI will not be responsible for any failure to meet ISO/TS16949.

Products                                       Applications

Audio                  www.ti.com/audio        Automotive and Transportation www.ti.com/automotive

Amplifiers             amplifier.ti.com        Communications and Telecom www.ti.com/communications

Data Converters        dataconverter.ti.com    Computers and Peripherals  www.ti.com/computers

DLP Products          www.dlp.com             Consumer Electronics       www.ti.com/consumer-apps

DSP                    dsp.ti.com              Energy and Lighting        www.ti.com/energy

Clocks and Timers      www.ti.com/clocks       Industrial                 www.ti.com/industrial

Interface              interface.ti.com        Medical                    www.ti.com/medical

Logic                  logic.ti.com            Security                   www.ti.com/security

Power Mgmt             power.ti.com            Space, Avionics and Defense www.ti.com/space-avionics-defense

Microcontrollers       microcontroller.ti.com  Video and Imaging          www.ti.com/video

RFID                   www.ti-rfid.com

OMAP Applications Processors www.ti.com/omap   TI E2E Community           e2e.ti.com

Wireless Connectivity  www.ti.com/wirelessconnectivity

                       Mailing Address: Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265
                                            Copyright 2014, Texas Instruments Incorporated

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TPS65631DPDR器件购买:

数量 单价(人民币) mouser购买
1 ¥18.76 购买
10 ¥16.87 购买
100 ¥13.86 购买
250 ¥13.01 购买
500 ¥11.77 购买
1000 ¥9.94 购买
3000 ¥9.48 购买
6000 ¥9.09 购买

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