FH47119｜DC-DC 同步整流升壓大電流轉(zhuǎn)換器，效率95%，14A開關(guān)電流

DC-DC 升壓電壓應(yīng)用中逐周期限流功能應(yīng)用簡述

過流保護(hù)在電源的使用過程中，可以保護(hù)那些對過高電流非常敏感的被測件，防止大電流造成損壞。DC-DC 升壓電路應(yīng)用中一般會采用逐周期電流限制，因?yàn)轫憫?yīng)速度快。該方案使開關(guān)穩(wěn)壓器持續(xù)以 負(fù)載電流工作，但同時會產(chǎn)生過量的熱，并有可能降低系統(tǒng)可靠性。使用二級保護(hù)方案(如打嗝模式和閉鎖模式)能解決可靠性問題，同時改善平均故障間隔時間(MTBF)。

過流保護(hù)：逐周期限流的兩種基本方式

● 谷值電流限制，在主功率管關(guān)閉時檢測電感電流，低于閾值后允許打開

● 峰值電流限制，在主功率管打開時檢測電感電流，超過閾值立即關(guān)閉

峰值電流限制和谷值電流限制只能限制正向電流，但不能限制反向電流。這時就需要額外的反向電流限制電路。在有反向電流流過低邊MOSFET，并超過預(yù)設(shè)的反向電流限制閾值時，強(qiáng)制關(guān)斷低邊MOSFET。

FH47119｜DC-DC Boost 同步整流升壓大電流轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置負(fù)載斷開的柵極驅(qū)動器，輸出紋波低至100mV，效率達(dá)95%，具備14A開關(guān)電流。

器件概述

FH47119 是一款高功率密度、完全集成的同步升壓變換器，配有11MΩ電源開關(guān)和13MΩ整流器開關(guān)，為便攜式系統(tǒng)提供高效、小型的解決方案。FH47119 的輸入電壓范圍從2.7V到20V，支持單電池或雙電池鋰電池應(yīng)用。

該裝置具有14A開關(guān)電流能力，能夠提供高達(dá) 4.5V~20V 的輸出電壓。

FH47119 采用峰值電流控制拓?fù)鋪碚{(diào)節(jié)輸出電壓。在中重負(fù)載條件下，F(xiàn)H47119 在脈寬調(diào)制（PWM）模式下工作。在輕載情況下，該裝置有兩種操作模式，由模式銷選擇。一種是為了提高效率而采用的脈沖調(diào)頻（PFM）模式，另一種是為了避免由于開關(guān)頻率低而引起的應(yīng)用問題而采用的強(qiáng)制PWM模式。PWM模式下的開關(guān)頻率可通過外部電阻在200kHz至2.2MHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

FH47119 還實(shí)現(xiàn)了可編程軟啟動功能和可調(diào)開關(guān)峰值電流限制功能。此外，該裝置還提供22V輸出過電壓保護(hù)循環(huán)，循環(huán)過電流保護(hù)和熱停堆保護(hù)。

FH47119 采用綠色QFN-4.5×3.5-20L封裝。它在 -40℃ 到 +85℃ 的環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作。

應(yīng)用電路

引腳分布

電氣特性

● 輸入電壓范圍VPIN：2.7V ~ 20V

● 輸出電壓范圍VOUT：4.5V ~ 20V

● 可編程峰值電流：14A

● 高轉(zhuǎn)換效率：

95% (VPIN = 7.2V, VOUT = 16V, IOUT = 3A)

94% (VPIN = 12V, VOUT =18V, IOUT = 4A)

90% (VPIN = 3.3, VOUT =9V, IOUT = 3A)

● 輕載條件下兩種調(diào)制方式：脈頻調(diào)制（PFM）和強(qiáng)制脈寬調(diào)試（PWM）

● 集成輸出關(guān)斷的柵極驅(qū)動

● 低關(guān)斷功耗，關(guān)斷電流1uA

● 可調(diào)節(jié)的開關(guān)頻率：200k ~ 1.4MHz

● 可編程軟啟動

● 輸出過壓 (22V)、逐周期過流、熱關(guān)斷等保護(hù)

● FH47119 提供QFN20，4.5mm*3.5mm 無鉛超薄封裝

● FH47119 完全兼容 TPS61088、MP3428

封裝實(shí)物

典型效率

應(yīng)用領(lǐng)域

● 無線音箱 ● 便攜式音箱

● 快充移動電源 ● 電子煙

● USB TYPE-C 電源傳輸 ● 拉桿音箱

● 平板電腦，筆記本電腦 ● POS機(jī)終端

升壓Boost PCB 版圖應(yīng)用信息

正確的PCB版圖是降低輻射EMI的必要條件，以下幾點(diǎn)參考建議：

1）由于輸出回路是開關(guān)回路，高di/dt, dv/dt。減小回路面積至關(guān)重要，輸出回路去耦電容C6必須放置在離VOUT, GND管腳最近的位置，從而降低SW振鈴幅值。

2）利用NC管腳作為輸出功率地，從而更近一步降低輸出回路面積，VOUT, NC管腳鋪銅盡量寬；由于SW的高頻振鈴?fù)瑯訒詈现凛斎攵耍斎隻ulk電容需要盡量放置離電感，GND近的位置以減小輸入回路面積。輸入端去耦電容同樣需要離VIN端越近越好；下層大面積鋪地，降低地回路阻抗。

3）采用8mil的過孔連接上下大地，降低熱阻；從系統(tǒng)穩(wěn)定性考慮， AGND與PGND單端相連，通過散熱焊盤底部相連，（散熱焊盤同時也是功率地）。

4）當(dāng)VOUT添加上C6去耦電容，并嚴(yán)格按照版圖注意事項(xiàng)布板。SW振鈴幅值降低到6V，同時震蕩明顯周期變少。

5）SW開關(guān)節(jié)點(diǎn)噪聲吸收電路選擇

在SW開關(guān)節(jié)點(diǎn)添加對地的RC高頻噪聲吸收電路，可以直接降低SW節(jié)點(diǎn)振鈴幅值，該吸收電路通過降低dv/dt來降低SW節(jié)點(diǎn)振鈴幅值，因此該電路會犧牲BOOST效率,在1%以內(nèi)。

6）磁珠的選擇

FH47119 在系統(tǒng)級應(yīng)用中，如果需要進(jìn)一步降低輻射EMI，貼片式磁珠是最簡單的選擇。關(guān)于磁珠的選擇，有下列幾個注意事項(xiàng)：

● 磁珠的頻率需要覆蓋高頻噪聲頻段，該磁珠需要在100MHz~300MHz頻段表現(xiàn)為高阻抗值。

● 磁珠的飽和電流需要30%高于實(shí)際工作的峰值電流

● 磁珠的等效阻抗越低越好，有利于減少磁珠帶來的功耗。