电池升压 5V9V12V24V36V42V，电流 2A3A5A10A 大功率方案:FP5207XR-G1

李13691661579

FP5207 是非同步升压控制 IC，透过 EXT Pin 控制外部 NMOS，输入低启动电压 2.8V 与宽工作电压 5V~24V，
单节锂电池 3V~4.2V 应用，将 Vout 接到 HVDD Pin；精准的反馈电压 1.2V，内置软启动，工作频率由外部电阻调整；过电流保护，检测电感峰值电流，检测电阻 Rcs 接在开关 NMOS Source 端与地之间。
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特色
➢ 启动电压 2.8V
2 E$ d" R3 A/ F2 ~➢ 工作电压范围 5V~24V
➢ 反馈电压 1.2V (±2%)
( ^4 I" f. C" ^& b+ E# ~! _➢ 关机耗电流小于 3μA
0 e* m' N$ e2 \- S  F  R( Z➢ 可调工作频率 100kHz~1000kHz
➢ 内置软启动
➢ 输入低电压保护(UVP)
& w9 K9 I* Q" x) _& m7 V/ ?- S0 m8 B➢ 可调过电流保护(OCP)
% @2 w. A* @6 {6 R0 b➢ 过温保护(OTP)
➢ 封装 SOP-8L(EP)
- a# E/ O# h* F- u; s' D* _
应用范围
➢ 蓝牙音响
! _8 n* B+ L0 [' a* H➢ 充电器
7 v8 ]* Y0 X# ^- z) C* i➢ 移动电源
% @0 p" D# N3 u1 L( I7 }➢ 携带式产品
8 i( u9 n; a# Y( g# j. |
IC 内部方块图

6 E! E  d: a  d# R) e( i
( G, o. |6 D8 |1 Y( c( qPIN 脚描述
SOP-8L (EP)

特性曲线
& [7 h7 {% }$ \3 f(环境温度 25°C)应用电路图

应用电路图

应用元件

➢ C1、C7：输入与输出稳压电容。

1 n" ~4 l9 {9 r* \7 W/ p1 i
5 f7 Y7 h" d- p  K( z. r➢ C2、C6、C8：高频噪声滤波电容。
➢ C3：输入电源接 HVDD 经过内部稳压管到 VDS 产生 8V，此电压会提供内部电路与 EXT Pin驱动外部 Q2 的闸极，需要加稳压电容。
* p+ \% a1 j& c$ w➢ C4、C5、C13、R1、R5：系统的补偿回路，关系到系统的稳定度。
& Z- O9 l* [2 H- T% N' B# k6 {' a/ S➢ L1：电感具有储能与滤波功用，感值越大电感涟波越小，相对感值越小涟波越大。选用电感
2 |# O7 h  M& b/ V3 V$ W6 p需注意电感是否适合高频操作，及电感额定饱和电流值。
: V5 u3 o5 A( \/ I6 {➢ D1：当 Q2 截止时，D1 萧特基管导通提供电感放电回路。
➢ Q2：使用内阻低的 NMOS，Drain 端高电压等于输出 19V，耐压选用 19V 的 1.5 倍。
➢ R3：Vin 与 EN 之间接 200kΩ，自动启动 IC。
➢ R6：调整工作频率电阻。
0 P& c6 p. |1 ?1 I➢ R11、R12：分压电阻设定输出电压。
➢ R8：预留作为 EMI 对策。
4 E! W9 F8 N7 W# i4 ]➢ Rcs：电感峰值电流检测与过电流保护电阻。

功能说明
" |; V8 f& {8 a- x7 A* q3 q; p! E4 Ea. 软启动
IC 启动时，利用软启动限制 PWM 占空比，让占空比慢慢打开，避免瞬间输入涌浪电流过大。
! @, s5 H/ p' k- n$ w0 y- G" |
: @6 ~4 K# {+ }9 L) `4 h  r; l9 xb. EN 开关控制
7 B4 [) a, X! G* ?& P6 a- F3 L5 D2 c如下分压电阻 R3、R4 连接 Vin 与 EN，可以调整 FP5207 开启与关闭电压，当 EN 超过 1.5V 开启，EN 低于 1.3V 关闭，迟滞电压 0.2V 可以避免 IC 反覆开关；EN 低于 1.3V 时 EXT PWM 讯号、VDS 电压都会被关闭，HVDD 耗电流小于 3μA；不设定开启与关闭电压，R3 接 200kΩ、 R4 不接，EN 内部拑位电路限制VEN<5.5V，此外 EN Pin 不能空接(悬空)。HVDD 电压低于 5V， 不能使用 R3、R4 控制 EN 开关，例如单节锂电池3V~4.2V，输出端接到 HVDD，当 Vin 降低 EN 关闭，输出不升压，HVDD 趋近 Vin，就会低于 5V。
& z3 A. g% \9 ^' d1 z, v3 h/ i

7 }% j( z* f, |6 U0 f" e
c. 工作频率
RT Pin 与地之间接电阻调整工作频率，频率范围 100kHz ~ 1000kHz，对应电阻 220kΩ ~ 17kΩ；当 RT Pin
( |* x% G, j3 A6 T' P; Z, r不接电阻(悬空)，FP5207 内部预设频率 150kHz，以下是电阻值对应工作频率图与计算公式。
4 `; x- F1 F5 W

0 c3 q. c' p1 e1 g
/ o( y# H- i: p1 vd. 过电流保护
过电流检测电阻 RCS 连接 Q2 Source 端与地之间，Q2 打开电感电流通过 RCS 产生 VCS，CS检测 VCS 峰值电压，以下公式计算 RCS，0.085V 是 CS 检测电压下限值，ILP 是电感峰值电流，常数 1.3 是提供 30%的误差范围，避免 RCS,电感,频率误差，而误触发过电流保护。当触发过电流保护，EXT 占空比会缩小，限制电感电流，避免 Q2 损伤。

/ X3 {9 d6 E' B/ s电感平均电流(输入电流)

% s: Y: B8 K, s0 ]) y! o: d1 s* e
9 c) I3 v- f# q- l. J# |e. 过温保护
$ S, c  j/ e, V当 IC 内部芯片温度达到 150℃时，会将 IC 关闭，等温度降低到 120℃再恢复升压。
3 Y: {! s, e8 r7 X$ h" J+ L1 N
1 j0 I( |0 a9 B. \0 A) |应用说明
a. 输入低电压应用
输入电压低于 5V，象是单节锂电池应用，将 HVDD Pin 接到 Vout，如果 Vout=5V~8.5V，可以将 VDS Pin接 Vout；双节锂电池 6V~8.4V，HVDD 接输入，也可以将 VDS 接输入，提高 EXT 驱动 MOS Gate 电压，会提升转换效率；输入高于 8.5V，HVDD 接输入，VDS 不接输入。

& I# U$ f- a" U: Q+ O- D  Tb. 电感计算
6 ~' p; }1 a3 I! _& ?' ~

c. 电容与萧特基选用
MLCC 陶瓷电容选用 X5R,X7R 材质，不建议使用 Y5V 材质(内阻高，电容值随温度变化大)；萧特基选用低导通电压，平均电流大于输入与电感峰值电流，耐压大于输出电压的 1.5 倍。

: ]0 ~7 m3 m9 P# M9 @d. 输出电压设定
输出端到 FB 接 R11，FB 到地接 R12，输出电压计算公式如下，1.2V 是 FB 反馈电压。
7 y! {! b/ s, V6 X
e. 布板说明

" `+ i' \+ [  ]2 ]& r0 A
➢ 大电流路径走线要粗，铺铜走线最佳。
➢ 开关切换连接点 L1、Q2 的 Drain 端与 D1，走线要短与粗，铺铜走线最佳。
➢ 输入电容 C6 靠近 HVDD 与 GND Pin，达到稳压与滤波功效。
. O6 i# n  Q( @# H3 w! _8 a, o9 O➢ 分压电阻 R11/R12 靠近 FB 与 GND Pin。
➢ FB Pin 远离开关切换点 L1、Q2 的 Drain 与 D1，避免受到干扰。
$ K; f) k6 d% g; w) a➢ 输入电容 C1/C2 的地、输出电容 C7/C8 与 Rcs 的地，铺铜走线，上下层地多打洞连接。
4 a  N3 n$ }2 Q9 K+ }; M➢ 输出电容 C7/C8 的地一定要靠近 Rcs 的地，可以降低开关切换突波，降低输出高频噪声。
. ]9 }$ _. q) u, O8 ~2 @, z1 D➢ Rcs 靠近 CS 与 GND pin。
➢ 板子多余空间建议铺地。

  K+ w. S* g4 r: `/ mf. EMI 对策
0 {/ n% v8 V) C# t& d5 p! fR8 磁珠规格如下，R9 与 C9 两者靠近，且要靠近 Q2 的 Drain 与 Source；R10 与 C10 两者靠近，且要靠近D1；输出 L2 磁珠规格如下；输出电容 C8 的地靠近 Rcs 地。测试条件 Vin=9V、Vout=19V、Iout=3A，如下测试结果垂直低标 7.33dB、水平低标 15.33dB。
& H& X9 B5 O$ l. ^, q5 x

- f3 p% T& f+ i5 @* B$ u/ G磁珠 FI321611U601
1 Y# V! ^3 M( F# J6 s* g9 P; h

; p8 l" W" `2 r9 j3 s$ `3 u3 C. z常见问题
a. 输出电压不准确
/ k9 N! p- u3 B# c% s/ G输出电压设定值与应用板测试值差异大，分压电阻 R11,R12 要靠近 FP5207 的 FB 与 GND Pin，
' t  `* `7 \$ g5 r/ I$ hGND Pin 在底部散热片，单层板走线需要特别注意，且要远离 L1,Q2 的 Drain 与 D1 开关切换点。
5 q, }# i- q; T6 R1 h  w+ A

' T& f. H: t" o. ~' U
b. 过电流保护误动作
设定过电流保护值与应用板测试值差异大，侦测电阻 RCS 要靠近 FP5207 的 CS 与 GND Pin，GND Pin 在
底部散热片，单层板走线需要特别注意。
+ O0 R/ V# ^* n, E7 c

  A  o* R1 J( c* ]+ ~! ^' m$ }
# P9 j! E* k2 |8 @. Uc. HVDD 电压低于 5V，不能使用 R3、R4 控制 EN 开关
HVDD 电压低于 5V，不能使用 R3、R4 分压电阻连接 Vin 与 EN，设定 EN 开启与关闭电压，例如单节锂电池输入 3V~4.2V，HVDD 是接输出电压，当 Vin 降低 EN 关闭，输出不升压，HVDD趋近 Vin，就会低于 5V。

大瓦数应用范例
a. 应用板

. }6 Q9 d( C+ @; a1 @  e- K6 m: Yb. 应用电路
+ d( n+ _9 }7 \, O

c. 量测数值
. N! r! S) `5 i! V6 bVin=12V、Vout=33V、Iout=6.1A、输出功率 200W (环温 25℃)
工作频率 :115kHz
转换效率 :95.8%
/ ?- z9 y5 t! q6 e! n) x& S0 u输出纹波 :250mV
) R4 C$ e; Q0 b) O元件温度 1=71℃、Q1=69℃、Q2=75℃、D1=82℃、D2=78℃、Rcs/Rcs1=81℃

d. PCB Layout

; Y; C) C4 p7 I. j' k( h

sdsdwwwe22

电感具有储能与滤波功用，感值越大电感涟波越小，相对感值越小涟波越大