電池升壓 5V9V12V，內(nèi)置 MOS 大功率方案：FP6296XR-G1 原理圖

DC-DC 升壓是很多電子產(chǎn)品常用的電路。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，大電流，大壓差，DC-DC升壓 IC 也很成熟。FP6296XR-G1 是一顆電流控制模式升壓轉(zhuǎn)換器，脈波寬度調(diào)變(PWM)，內(nèi)置 15mΩ/10A/15V MOSFET，能做大功率高轉(zhuǎn)換效率，周邊元件少節(jié)省空間，適合用在行動裝置，寬工作電壓 2.7V~12V，單節(jié)與雙節(jié)鋰電池都能使用，精準反饋電壓 1.2V(±2%)，過電流保護透過外部電阻調(diào)整，電流控制模式讓瞬時響應(yīng)與系統(tǒng)穩(wěn)定性佳，輕載進入省電模式(Skip Mode)，達到輕載高效率，封裝為 SOP-8L(EP)。，廣泛應(yīng)用到單節(jié)鋰電池 3.7V 供電的手持風扇、便攜式電動工具、電子煙、藍牙音響等市場。

FP6296XR-G1 能被廣泛應(yīng)用是因為在競爭日益激烈的市場環(huán)境下?lián)碛歇毺氐膬?yōu)勢能滿足大部分客戶的功能需求：

? 工作電壓范圍 2.7V~12V

? 可調(diào)輸出電壓最高 13V

? 固定工作頻率 400kHz

? VFB 反饋電壓 1.2V(±2%)

? 內(nèi)置 15mΩ,10A,15V MOSFET

? 關(guān)機耗電流最大 1μA

? 過溫保護 150℃

? 內(nèi)置軟啟動

? 可調(diào)整過電流保護 2A~10A

? 封裝 SOP-8L(EP)

1.FP6296XR-G1 腳位圖&管腳說明

2.FP6296XR-G1 DEMO 原理圖

應(yīng)用元件 ：

? C1,C2,C5,C6,C8：輸入與輸出穩(wěn)壓濾波電容。

? C9：HVDD 濾波電容。

? C3：HVDD 經(jīng)過內(nèi)部穩(wěn)壓管到 Vcc 產(chǎn)生 5V，此電壓會提供內(nèi)部電路與驅(qū)動 MOS，需要加

穩(wěn)壓電容。

? C4,C10,R4：系統(tǒng)補償回路元件，關(guān)系到 LX 方波穩(wěn)定度與瞬時響應(yīng)速度。

? R1,R2：FB 分壓電阻，決定輸出電壓。

? R3：改變阻值，調(diào)整過電流保護點。

? R10：EN 到輸入上拉電阻，控制 EN 下拉地，關(guān)閉 IC。

? Rout：HVDD 限流電阻 100Ω，避免輸出電壓過高，擊傷 IC。

? C12,R8：突波吸收元件，降低 LX 開關(guān)切換突波，一定要接。

? L1：電感具有儲能與濾波功用，感值越大電感漣波越小，相對感值越小漣波越大。選用

電感 注意電感是否適合高頻操作，及電感額定飽和電流值。

? D1：當 LX 截止時，D1 蕭特基管導(dǎo)通，提供電感放電回路。

3.FP6296XR-G1 的升壓計算公式

注：VOUT最高電壓做到 12V，這里輸出電壓看內(nèi)置的 MOS 管的電壓。

5.FP6296XR-G1 的基本參數(shù)計算

W ? η = WVIN

WVIN ? eff = WOUT

VVIN ? IVIN ? eff = VOUT ? IOUT

注：W 是 IC 的功率，功率因數(shù)η一般取 70%-80%之間，轉(zhuǎn)化效率 eff 一般取 85%之間，比如：

注：FP6296XR-G1 入單節(jié)電池輸入時，輸出功率可做到 18W，雙節(jié)電池輸入時，輸出功率可做到30W.

6.FP6296XR-G1 的功能說明

a. 軟啟動

IC 內(nèi)置軟啟動功能，開機利用軟啟動限制 PWM 占空比，讓占空比慢慢打開，避免瞬間輸入涌浪電流過大。

b. EN 開關(guān)控制

EN 小于 0.6V 將 IC 關(guān)閉，關(guān)機 HVDD 最大耗電流 1μA，EN 大于 1.1V 啟動 IC；輸入電壓大于 5V，在輸入與 EN 之間接 200kΩ。

c. 過電流保護(OCP)

檢測通過 LX 與 GND 之間 MOS 電流，也就是電感峰值電流，觸發(fā)過電流會將占空比縮小，限 制電感電流，輸出電壓也會降低；當占空比 50%以上觸發(fā) OCP，為了讓 PWM 穩(wěn)定方波，IC 內(nèi)部做斜率補償，占空比越大 OCP 會降低，透過外部電阻 R3 調(diào)整 OCP，R3 選用參考以下圖表，電阻值 150kΩ~51kΩ，OCP 2A~10A，OC Pin 不能空接(一定要接電阻)。

d. 過溫保護

IC 內(nèi)部芯片溫度達到 150℃，將內(nèi)部 MOS 關(guān)閉保護芯片，等溫度降低到 130℃再打開。

7.FP6296XR-G1應(yīng)用說明

a. 輸入低電壓應(yīng)用

輸入電壓低于 4.5V，象是單節(jié)鋰電池，將 HVDD Pin 串聯(lián) 100Ω 再接到輸出端，提高 Vcc=5V降低 FP6296 MOS 阻抗，提升轉(zhuǎn)換效率；輸入電壓高于 4.5V，HVDD 直接接到輸入端，轉(zhuǎn)換效率與接輸出端一樣，雙節(jié)鋰電池 6V~8.4V 連接 HVDD，還要在輸入端加一顆電解電容 33μF 以上，避免輸入上電突波造成 HVDD 內(nèi)部元件損壞。

b. 電感計算

電感值計算公式，r 電感峰對峰值與電感平均電流的比例(一般設(shè)定在 0.3~0.5)。舉例：Vin=3.3V、Vout=12V、Iout=1.5A(max)、Fs=400kHz、Eff=88%、r=0.3，代入公式求得電感 L=3.217

μH，選用 3.3μH。

c. 電容與蕭特基選用

MLCC 陶瓷電容選用 X5R,X7R 材質(zhì)，不建議使用 Y5V 材質(zhì)(內(nèi)阻高，電容值隨溫度變化大)；蕭特基選用低導(dǎo)通電壓，平均電流大于輸入與電感峰值電流，耐壓大于輸出電壓的 1.5 倍。

d. 輸出電壓計算

輸出電壓由 FB Pin 分壓電阻決定，計算公式如下。

e. 布板說明

? 大電流路徑走線要粗，鋪銅走線最佳。

? 開關(guān)切換連接點 L1、LX 與 D1，走線要短與粗，鋪銅走線最佳。

? 輸入電容 C9 靠近 HVDD 與 GND Pin，達到穩(wěn)壓與濾波功效。

? 分壓電阻 R1,R2 靠近 FB 與 GND Pin。

? FB Pin 遠離開關(guān)切換點 L1、LX 與 D1，避免受到干擾。

? 輸入電容 C1,C2 的地、輸出電容 C5,C6,C8 地與 GND Pin，鋪銅走線，上下層地多打洞連接。

? 輸出電容 C5 的地一定要靠近 IC 底部散熱片 GND Pin，降低開關(guān)切換突波與輸出高頻噪聲。

? 突波吸收元件 R8,C12 兩者靠近，且靠近 LX 與 GND Pin，R9,C13 兩者靠近，且靠近 D1。

? 板子多余空間建議鋪地。

FP6296XR-G1 底部散熱片布板︰

IC 發(fā)熱要透過底部散熱片導(dǎo)熱到板子銅箔，如下樣板在底部與周邊打滿小洞，上下層都要裸銅，裸銅面積愈大，導(dǎo)熱快散熱佳。

f. EMI 對策

R8,C12 兩者靠近，且靠近 LX 與 GND Pin；R9,C13 兩者靠近，且靠近 D1，輸出電容 C5 的地 一定要靠近 IC 底部散熱片 GND Pin，L2 使用磁珠(Bead)參考以下規(guī)格，測試條件鋰電池 3.8V 升壓 12V/1.2A(水泥電阻 10Ω)，測試結(jié)果垂直與水平都通過；L2 也可以選用電感 1μH。

磁珠 FI321611U601

垂直低標 4.38dB，水平低標 2.29dB