電池升壓 5V9V12V24V36V42V，電流 2A3A5A10A 大功率方案:FP5207XR

FP5207 是非同步升壓控制 IC，透過(guò) EXT Pin 控制外部 NMOS，輸入低啟動(dòng)電壓 2.8V 與寬工作電壓 5V~24V，

單節(jié)鋰電池 3V~4.2V 應(yīng)用，將 Vout 接到 HVDD Pin；精準(zhǔn)的反饋電壓 1.2V，內(nèi)置軟啟動(dòng)，工作頻率由外部電阻調(diào)整；過(guò)電流保護(hù)，檢測(cè)電感峰值電流，檢測(cè)電阻 Rcs 接在開關(guān) NMOS Source 端與地之間。

特色

? 啟動(dòng)電壓 2.8V

? 工作電壓范圍 5V~24V

? 反饋電壓 1.2V (±2%)

? 關(guān)機(jī)耗電流小于 3μA

? 可調(diào)工作頻率 100kHz~1000kHz

? 內(nèi)置軟啟動(dòng)

? 輸入低電壓保護(hù)(UVP)

? 可調(diào)過(guò)電流保護(hù)(OCP)

? 過(guò)溫保護(hù)(OTP)

? 封裝 SOP-8L(EP)

應(yīng)用范圍

? 藍(lán)牙音響

? 充電器

? 移動(dòng)電源

? 攜帶式產(chǎn)品

IC 內(nèi)部方塊圖

PIN 腳描述

SOP-8L (EP)

特性曲線

(環(huán)境溫度 25°C)應(yīng)用電路圖

應(yīng)用電路圖

應(yīng)用元件

? C1、C7：輸入與輸出穩(wěn)壓電容。

? C2、C6、C8：高頻噪聲濾波電容。

? C3：輸入電源接 HVDD 經(jīng)過(guò)內(nèi)部穩(wěn)壓管到 VDS 產(chǎn)生 8V，此電壓會(huì)提供內(nèi)部電路與 EXT Pin驅(qū)動(dòng)外部 Q2 的閘極，需要加穩(wěn)壓電容。

? C4、C5、C13、R1、R5：系統(tǒng)的補(bǔ)償回路，關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定度。

? L1：電感具有儲(chǔ)能與濾波功用，感值越大電感漣波越小，相對(duì)感值越小漣波越大。選用電感

需注意電感是否適合高頻操作，及電感額定飽和電流值。

? D1：當(dāng) Q2 截止時(shí)，D1 蕭特基管導(dǎo)通提供電感放電回路。

? Q2：使用內(nèi)阻低的 NMOS，Drain 端高電壓等于輸出 19V，耐壓選用 19V 的 1.5 倍。

? R3：Vin 與 EN 之間接 200kΩ，自動(dòng)啟動(dòng) IC。

? R6：調(diào)整工作頻率電阻。

? R11、R12：分壓電阻設(shè)定輸出電壓。

? R8：預(yù)留作為 EMI 對(duì)策。

? Rcs：電感峰值電流檢測(cè)與過(guò)電流保護(hù)電阻。

功能說(shuō)明

a. 軟啟動(dòng)

IC 啟動(dòng)時(shí)，利用軟啟動(dòng)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(guò)大。

b. EN 開關(guān)控制

如下分壓電阻 R3、R4 連接 Vin 與 EN，可以調(diào)整 FP5207 開啟與關(guān)閉電壓，當(dāng) EN 超過(guò) 1.5V 開啟，EN 低于 1.3V 關(guān)閉，遲滯電壓 0.2V 可以避免 IC 反覆開關(guān)；EN 低于 1.3V 時(shí) EXT PWM 訊號(hào)、VDS 電壓都會(huì)被關(guān)閉，HVDD 耗電流小于 3μA；不設(shè)定開啟與關(guān)閉電壓，R3 接 200kΩ、 R4 不接，EN 內(nèi)部拑位電路限制VEN<5.5V，此外 EN Pin 不能空接(懸空)。HVDD 電壓低于 5V， 不能使用 R3、R4 控制 EN 開關(guān)，例如單節(jié)鋰電池3V~4.2V，輸出端接到 HVDD，當(dāng) Vin 降低 EN 關(guān)閉，輸出不升壓，HVDD 趨近 Vin，就會(huì)低于 5V。

c. 工作頻率

RT Pin 與地之間接電阻調(diào)整工作頻率，頻率范圍 100kHz ~ 1000kHz，對(duì)應(yīng)電阻 220kΩ ~ 17kΩ；當(dāng) RT Pin

不接電阻(懸空)，F(xiàn)P5207 內(nèi)部預(yù)設(shè)頻率 150kHz，以下是電阻值對(duì)應(yīng)工作頻率圖與計(jì)算公式。

d. 過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流檢測(cè)電阻 RCS 連接 Q2 Source 端與地之間，Q2 打開電感電流通過(guò) RCS 產(chǎn)生 VCS，CS檢測(cè) VCS 峰值電壓，以下公式計(jì)算 RCS，0.085V 是 CS 檢測(cè)電壓下限值，ILP 是電感峰值電流，常數(shù) 1.3 是提供 30%的誤差范圍，避免 RCS,電感,頻率誤差，而誤觸發(fā)過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)觸發(fā)過(guò)電流保護(hù)，EXT 占空比會(huì)縮小，限制電感電流，避免 Q2 損傷。

電感平均電流(輸入電流)

e. 過(guò)溫保護(hù)

當(dāng) IC 內(nèi)部芯片溫度達(dá)到 150℃時(shí)，會(huì)將 IC 關(guān)閉，等溫度降低到 120℃再恢復(fù)升壓。

應(yīng)用說(shuō)明

a. 輸入低電壓應(yīng)用

輸入電壓低于 5V，象是單節(jié)鋰電池應(yīng)用，將 HVDD Pin 接到 Vout，如果 Vout=5V~8.5V，可以將 VDS Pin接 Vout；雙節(jié)鋰電池 6V~8.4V，HVDD 接輸入，也可以將 VDS 接輸入，提高 EXT 驅(qū)動(dòng) MOS Gate 電壓，會(huì)提升轉(zhuǎn)換效率；輸入高于 8.5V，HVDD 接輸入，VDS 不接輸入。

b. 電感計(jì)算

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. 輸出電壓設(shè)定

輸出端到 FB 接 R11，F(xiàn)B 到地接 R12，輸出電壓計(jì)算公式如下，1.2V 是 FB 反饋電壓。

e. 布板說(shuō)明

? 大電流路徑走線要粗，鋪銅走線最佳。

? 開關(guān)切換連接點(diǎn) L1、Q2 的 Drain 端與 D1，走線要短與粗，鋪銅走線最佳。

? 輸入電容 C6 靠近 HVDD 與 GND Pin，達(dá)到穩(wěn)壓與濾波功效。

? 分壓電阻 R11/R12 靠近 FB 與 GND Pin。

? FB Pin 遠(yuǎn)離開關(guān)切換點(diǎn) L1、Q2 的 Drain 與 D1，避免受到干擾。

? 輸入電容 C1/C2 的地、輸出電容 C7/C8 與 Rcs 的地，鋪銅走線，上下層地多打洞連接。

? 輸出電容 C7/C8 的地一定要靠近 Rcs 的地，可以降低開關(guān)切換突波，降低輸出高頻噪聲。

? Rcs 靠近 CS 與 GND pin。

? 板子多余空間建議鋪地。

f. EMI 對(duì)策

R8 磁珠規(guī)格如下，R9 與 C9 兩者靠近，且要靠近 Q2 的 Drain 與 Source；R10 與 C10 兩者靠近，且要靠近D1；輸出 L2 磁珠規(guī)格如下；輸出電容 C8 的地靠近 Rcs 地。測(cè)試條件 Vin=9V、Vout=19V、Iout=3A，如下測(cè)試結(jié)果垂直低標(biāo) 7.33dB、水平低標(biāo) 15.33dB。

磁珠 FI321611U601

常見問(wèn)題

a. 輸出電壓不準(zhǔn)確

輸出電壓設(shè)定值與應(yīng)用板測(cè)試值差異大，分壓電阻 R11,R12 要靠近 FP5207 的 FB 與 GND Pin，

GND Pin 在底部散熱片，單層板走線需要特別注意，且要遠(yuǎn)離 L1,Q2 的 Drain 與 D1 開關(guān)切換點(diǎn)。

b. 過(guò)電流保護(hù)誤動(dòng)作

設(shè)定過(guò)電流保護(hù)值與應(yīng)用板測(cè)試值差異大，偵測(cè)電阻 RCS 要靠近 FP5207 的 CS 與 GND Pin，GND Pin 在

底部散熱片，單層板走線需要特別注意。

c. HVDD 電壓低于 5V，不能使用 R3、R4 控制 EN 開關(guān)

HVDD 電壓低于 5V，不能使用 R3、R4 分壓電阻連接 Vin 與 EN，設(shè)定 EN 開啟與關(guān)閉電壓，例如單節(jié)鋰電池輸入 3V~4.2V，HVDD 是接輸出電壓，當(dāng) Vin 降低 EN 關(guān)閉，輸出不升壓，HVDD趨近 Vin，就會(huì)低于 5V。

大瓦數(shù)應(yīng)用范例

a. 應(yīng)用板

b. 應(yīng)用電路

c. 量測(cè)數(shù)值

Vin=12V、Vout=33V、Iout=6.1A、輸出功率 200W (環(huán)溫 25℃)

工作頻率 :115kHz

轉(zhuǎn)換效率 :95.8%

輸出紋波 :250mV

元件溫度 :L1=71℃、Q1=69℃、Q2=75℃、D1=82℃、D2=78℃、Rcs/Rcs1=81℃

d. PCB Layout