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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，
+ B+ X/ X/ K! D, w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。/ B, {$ M0 n* |) T
FP5207规格书.pdf
(3.51 MB, 下载次数: 1)
FP5207中文应用手册.pdf
(3.43 MB, 下载次数: 1)
$ ~1 |; [* V, P. [8 F
特色# H) X* o6 @. C8 I0 J: A! {. W5 t
➢ 启动电压 2.8V
$ m: B0 Z8 e/ @: P/ h+ Q➢ 工作电压范围 5V~24V* V( q' S* K* I" h! W
➢ 反馈电压 1.2V (±2%), A Y& r( E. m3 P3 ~+ R5 [3 F
➢ 关机耗电流小于 3μA6 h, {# ` V) l
➢ 可调工作频率 100kHz~1000kHz$ r! f. J' R6 @. Z& ]/ a# j
➢ 内置软启动4 G4 q: l* e2 r+ K% D
➢ 输入低电压保护(UVP)
+ p `8 |8 D$ k➢ 可调过电流保护(OCP). d( A( p- U# b6 o5 I
➢ 过温保护(OTP); o8 B5 c. I) d" }- p) M0 C. Z
➢ 封装 SOP-8L(EP)2 l+ \: V% D y
$ ^4 M3 y8 @& H# |$ ?
应用范围" C$ O& d z6 m2 ?6 y* d* w
➢ 蓝牙音响
6 x# }6 }( o- C4 R: h➢ 充电器6 ~, `% s+ I* k6 V- x/ s
➢ 移动电源. F6 C6 _5 K6 h; q- N
➢ 携带式产品6 k# R) x- [. K# \: U
. L- L3 V% Y6 d3 ^; g0 eIC 内部方块图
" [: d, v" m, n1 E2 W" a( `# N7 }, N" }; e9 }2 o6 D2 V
6 }/ b4 L- b. q, h% A0 E
PIN 脚描述
5 L. z. {0 e! @3 w, vSOP-8L (EP)
% p3 |" N. ?, R7 P$ m9 X0 y7 O! Y+ ?
* _% }% J! Q7 d3 I- e特性曲线
' @$ @" h! C, F! S. r(环境温度 25°C)应用电路图( d8 Y: {, W$ w! e6 U' x
应用电路图* Y) l, d5 m. g. I# J' Y
应用元件 ➢ C1、C7：输入与输出稳压电容。 7 o& V w+ t0 j# X G
5 q4 u9 ~" z2 m+ D/ I6 Q➢ C2、C6、C8：高频噪声滤波电容。
. r+ p2 m6 w- w% |( k4 E2 f➢ 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。
+ \9 x. K8 i9 f7 N( D➢ C4、C5、C13、R1、R5：系统的补偿回路，关系到系统的稳定度。- L# I; k) h+ o
➢ 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
) \6 w+ ~: L2 j+ o! s需注意电感是否适合高频操作，及电感额定饱和电流值。3 P O6 f, i- u5 P0 Z
➢ D1：当 Q2 截止时，D1 萧特基管导通提供电感放电回路。( s' _0 ~( A& c
➢ 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。0 l6 Q' e6 e$ ~
➢ R3：Vin 与 EN 之间接 200kΩ，自动启动 IC。
( `, e* \" y8 |1 Q* x4 l, I➢ R6：调整工作频率电阻。
( J! w: h8 f8 X' Z! R, u) E$ v➢ R11、R12：分压电阻设定输出电压。* c! E9 G) g- C. A: q: a! j2 @0 Z
➢ R8：预留作为 EMI 对策。9 D# q1 E6 g; d. p% D- |
➢ Rcs：电感峰值电流检测与过电流保护电阻。4 ~2 ]( W. m* a1 R8 d4 x* ?
) D% s8 n8 r5 o- j1 ~$ W; x+ L功能说明, M* s( u* G) V6 s" B% f T
a. 软启动, d3 E$ ]. G; ]7 p
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。: Y# V7 c* u* ?& [/ \. r; f
+ y+ E2 f5 Y3 P1 n
b. EN 开关控制6 l' F4 q+ Q! C) C. y
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。, q0 B: r5 l/ G A
. e: ~/ t) [7 E. F- ~, P; Q
" |( ^. o b. S. P. i B/ P9 ]c. 工作频率
C8 m/ h: Q% K; V6 N3 |$ w! VRT 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 Pin4 ]3 Z" F! o* u z
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。
7 W# f5 C V1 b7 a& B1 F
/ G0 b2 L4 f/ G# j
8 Z" W7 }3 p' O' O& H7 qd. 过电流保护
0 ~$ H3 I+ n) ]# N2 t8 w y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。
1 y. [' @+ U: K) M9 k4 H+ ?# U) C$ Y" |* @) t- k
1 t4 {, z7 `; b0 L
电感平均电流(输入电流)
8 f5 D) n5 `- ?; N6 h A& L% Z
/ k2 T5 m: J7 B; d8 C* J6 [1 j# a
e. 过温保护
0 q8 K; w0 R& e1 f" q( N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。
$ o2 B$ A; S4 f; _) G
4 X% o4 b* Q% X* ^; ?" F7 ^% A" \ m应用说明
8 c1 _$ _8 b2 S. H0 [, N. ~a. 输入低电压应用
1 P3 P6 m4 D9 V9 g' T; ?7 r" z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。$ [$ M7 h M7 |4 t5 }
' F2 Y1 c% O) L* v, Q7 d2 xb. 电感计算
5 j$ E; p1 Q: k* W! v/ p. b5 }! i8 I n) b, L
8 G4 K( s8 v, K
c. 电容与萧特基选用
# _2 b1 D- d, d% M* w# MMLCC 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。
. Y9 _4 u' D+ m
# M6 }' [$ Q* U2 c: l% dd. 输出电压设定
' h9 P/ H$ Z) m6 g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。
+ U. g; o8 A0 B9 X6 G9 F: ~& b. l4 @, c, T6 c9 d' Z
e. 布板说明
7 u* B5 o; H8 [( D; u' \
0 o& U9 |( M+ f( {4 I. r+ {' Y9 o' g. s" X2 G1 j
➢ 大电流路径走线要粗，铺铜走线最佳。5 X; D/ p7 u4 B$ Y) E+ x( C; x$ k
➢ 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。
6 P0 J+ X2 L% O7 G6 O H➢ 输入电容 C6 靠近 HVDD 与 GND Pin，达到稳压与滤波功效。
d/ ^( Y W8 r. F+ o- N* Y➢ 分压电阻 R11/R12 靠近 FB 与 GND Pin。" l! O, k5 e0 N3 v8 f; a! C
➢ FB Pin 远离开关切换点 L1、Q2 的 Drain 与 D1，避免受到干扰。6 b# j) ]$ y* S. m8 x5 ^
➢ 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。
; H: \/ H; f. N! |% [ B9 Q➢ 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。5 ?' u( B4 l% |' I/ B: q
➢ Rcs 靠近 CS 与 GND pin。
+ C) ]; q3 t( o. n➢ 板子多余空间建议铺地。" S) O5 S9 g, k, N; a) n$ s
5 k' n$ V2 z' @3 i7 c/ I& V
f. EMI 对策0 s" q" t) r9 Y4 p# O
R8 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。
* _% G6 |) n$ V: M2 P3 ]7 [) ~
( g& t; w( R$ {; B o; A0 o) P3 J J
磁珠 FI321611U601
. e$ F% x6 d. R' a' X/ r- F3 P! j# L! Z4 ^/ H1 o! V6 B
5 p1 U8 T/ ?6 R( M( f常见问题8 R7 p: g) H+ b
a. 输出电压不准确1 B7 \0 ]& j: J6 U; K9 k) \
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，% W( ?0 m% q: z
GND 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。: w. p, D* H) w9 G4 T8 o: x: A3 X
2 B1 ^3 t" J# u
9 h* J% J* N$ k! P/ l h9 Lb. 过电流保护误动作2 E- G0 R* D0 _6 d. F! `* D
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
+ v( ?4 _: q: v% H- r5 b) p- I底部散热片，单层板走线需要特别注意。1 b i3 A1 s6 V, L
. A1 y7 k+ M6 a" V4 E: p
0 t8 p& ^' B a/ Z; m1 u! Oc. HVDD 电压低于 5V，不能使用 R3、R4 控制 EN 开关+ X5 r# g: I" U- o# G4 G' \
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。$ l8 S. ]5 H0 L$ E$ p
, ^7 a( D: ~: v7 l) [) ]5 C3 k7 A$ E6 {: U
大瓦数应用范例
# ^; N, Y! i' i5 ?a. 应用板* \. |: @9 ]$ I: @
; J' e4 k4 @' u% m* x! ?; p4 D/ @, s' Q' r0 H
b. 应用电路8 S1 l0 x/ i$ g) Z8 e! ]
0 z8 E/ ?4 K* T& [/ ^2 q+ |% d$ e$ r5 r3 ]+ h
c. 量测数值. T3 R: L S: M9 _
Vin=12V、Vout=33V、Iout=6.1A、输出功率 200W (环温 25℃)
7 |4 ?, Q: H2 D7 p8 ^工作频率 :115kHz6 T5 c" p6 N+ Z, i) \; _* a
转换效率 :95.8%
, |( @: ]9 Y# U( P输出纹波 :250mV1 \; @% u( H3 O5 k
元件温度  1=71℃、Q1=69℃、Q2=75℃、D1=82℃、D2=78℃、Rcs/Rcs1=81℃
; P9 A" E6 v( H1 s" \+ m
4 L# a! h9 v5 t+ T( Z) fd. PCB Layout
4 ]) L4 P* v. L# d# m" W) E
% M1 [8 c% J8 `( q# {$ n# N) E. Q" i6 u2 K7 s: S2 e
& Q: V9 n3 w6 q* H/ u
; T" ^' s1 l, Z, W7 u8 h |
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发表于 2021-11-3 00:23
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