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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，
0 K1 Q$ _' B1 A# \$ b0 Z. h( r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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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)
! A9 s& @5 X( e' L特色
( m5 n8 ]2 k) [4 X4 M2 h➢ 启动电压 2.8V' v/ V3 L' L. Q8 p. B1 y
➢ 工作电压范围 5V~24V
9 C) a: U. M, ?+ r, p➢ 反馈电压 1.2V (±2%)
: A# t+ d0 i7 y% ^! L2 R➢ 关机耗电流小于 3μA
/ `4 h; X# [5 Z➢ 可调工作频率 100kHz~1000kHz
* j3 F B: W' g# Z; q1 L: y: g➢ 内置软启动. \ Q' q' R& M# Y. g$ W7 O: y! H
➢ 输入低电压保护(UVP)+ k) }; m. [6 M; }! Z
➢ 可调过电流保护(OCP) n$ J5 e. p1 V; o3 Y* `, w+ c0 p9 d
➢ 过温保护(OTP)7 @7 Z# `; F# f/ a5 S' a5 [- c1 F% @
➢ 封装 SOP-8L(EP)
& l6 H% p0 \: Z7 o9 a7 y$ N9 H
1 e% k! E. c$ u5 @$ \3 ~3 k应用范围
) R5 |7 e* ^( Z9 Y8 f. w L➢ 蓝牙音响
; W1 P5 q$ K2 \0 B3 }; T! T( Y1 P1 y➢ 充电器; B# _ N7 ?9 U$ X: D
➢ 移动电源; v9 M) t% ]1 d6 F, l: B
➢ 携带式产品. J7 r7 b4 F1 I: }
3 Q' I+ |8 Z6 J- B y1 n
IC 内部方块图
/ U8 f9 h2 g; T& c, P/ G+ o% o( r: R3 e/ m
$ j2 k, {# ~! E' [: W0 x, D* j# o
PIN 脚描述9 h2 F7 I4 i" K" Y. A- z: x) V! u
SOP-8L (EP)
5 x) l" R- R2 o9 a& k) d& _9 n" v2 K
/ d v/ [. H5 q D4 R特性曲线
+ [/ b# u6 I8 _# a1 R! ^( V! j1 B(环境温度 25°C)应用电路图
8 l% ]- Y+ i2 c8 o" V$ Y* y! Z5 A应用电路图8 w5 m/ B7 J; X) g$ p
应用元件 ➢ C1、C7：输入与输出稳压电容。 / U. }9 }: w, O0 }) K! H
/ h6 {7 I0 H9 V$ M/ k: r➢ C2、C6、C8：高频噪声滤波电容。
& Z9 f3 D7 ~& U➢ 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。
z5 B# E( ]4 N: Z: L; V# c$ r% d➢ C4、C5、C13、R1、R5：系统的补偿回路，关系到系统的稳定度。
( h v U& r, {, \➢ 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 \5 w9 v& H& \5 m2 y
需注意电感是否适合高频操作，及电感额定饱和电流值。
4 Q2 t3 z W" F m2 m" {➢ D1：当 Q2 截止时，D1 萧特基管导通提供电感放电回路。
) y: R6 z, N) F! G* d) V➢ 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 T% X! s6 h; B8 l1 j/ X5 F# K0 X➢ R3：Vin 与 EN 之间接 200kΩ，自动启动 IC。* S' C; Y0 K1 y
➢ R6：调整工作频率电阻。
$ T' U7 N" B8 j- P* K2 W9 I1 ^! N) y➢ R11、R12：分压电阻设定输出电压。
& Z+ V0 @; q( j( D* ~: r➢ R8：预留作为 EMI 对策。; k2 M; f1 G0 ~+ A. X
➢ Rcs：电感峰值电流检测与过电流保护电阻。
" u! _& ~7 b; }: |7 [
7 A( a! j, d# b* H' {0 L$ @功能说明. z+ n3 S" T, v* l
a. 软启动" Z& k+ ?# e* R3 }/ H) A
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。8 l7 T( t G2 Y7 L
/ c8 V- k T v8 f2 n; d- a% e
b. EN 开关控制
" Y+ j& K1 `! S% ~7 m/ j) _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。
z0 W: k6 t5 X6 ~6 z' A. s* k' S$ v! }9 }# h2 j/ D8 z! W6 l
Y' Z7 K# N) e# ~# Z7 m
c. 工作频率
# r) x+ h2 h4 s4 }0 [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; a, g" C7 P: f. C
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。
. g$ A" t( A( L5 F
; Y1 [* D. ?* M6 f% @) S0 x! l8 U$ g7 d' x
d. 过电流保护
! N! P$ I0 W- p3 [" q2 W) N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。
2 `4 d! D2 z4 Y: K" u3 Z5 O
4 `) ^. Y% \( z* D" a
y( r+ ]5 u, F2 H电感平均电流(输入电流)
6 J/ I1 Z: K. d$ p X0 ?
1 j k2 W0 l( l- j( _2 n0 M/ c' p& w7 A0 m+ r1 o* _
e. 过温保护
. ]. X2 A: }. P1 L$ g7 Z* ~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。
+ \( ?9 ?- Y& d3 Y$ P8 O$ ~3 c: g4 k$ p% m% d H
应用说明8 D& s) Y% L$ i. Q. Z5 ?3 p
a. 输入低电压应用
# p- g7 b1 T. K# q7 l/ v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。+ g5 A# X4 U9 ?& b: R. a+ M1 r: [
& R# e0 ] ?; ]0 Z/ ?b. 电感计算 D% Z2 K8 P! \% \8 s1 I
$ \, y4 I3 f- N( C2 e7 E# w$ [2 ?# B( S
c. 电容与萧特基选用
G/ C. {' m. J( tMLCC 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。
! w- k$ [# a& t; Z
1 [. c: p$ z4 Rd. 输出电压设定
& c; ?) w8 [" v7 i Y% I J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。
[- s2 v8 Q" E' B$ J, v3 ]8 ^! g: v' C" ^8 B5 P1 t8 M: v
e. 布板说明' J. D1 O8 M( C8 a
$ @, r8 k% C; f. ?
2 A. [6 B# y4 B* ], f8 c1 E➢ 大电流路径走线要粗，铺铜走线最佳。, T7 |* |: 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 |, h" B* w/ I; x
➢ 输入电容 C6 靠近 HVDD 与 GND Pin，达到稳压与滤波功效。4 t7 ^# I' G$ M
➢ 分压电阻 R11/R12 靠近 FB 与 GND Pin。
" V- z( H: M+ x; I- `$ t! M; A➢ FB Pin 远离开关切换点 L1、Q2 的 Drain 与 D1，避免受到干扰。
! A4 y% A" h- {- f3 X' l2 `➢ 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。
# G/ ^2 U, C( \3 T➢ 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。) S9 Q2 w4 J( h, V: p* J2 m
➢ Rcs 靠近 CS 与 GND pin。
' [( L3 |# x0 t7 |➢ 板子多余空间建议铺地。* z) F9 P# N f. a/ d% A
' D; ^" Z6 \0 n% G7 Q2 {f. EMI 对策
- Y( |- H, m7 X4 N) ?8 OR8 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。
$ J: y( \4 h, z
! U6 g# [5 w% t2 Y2 c! a% V2 x
磁珠 FI321611U6011 h3 ~4 K. u8 L/ N6 U/ c
6 O1 `, l+ T+ M( h) _) R' z' w+ m% e6 D) g
常见问题
* [- O5 _! a; ua. 输出电压不准确
! Y( [0 t, v7 X5 N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， X! Q* x, {% t! x
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。+ }8 r4 n3 u4 q \: `/ q' h+ A
3 n; T5 Q0 l& w5 c! j3 |+ R, k- x* v3 R6 p* M/ B
b. 过电流保护误动作! G3 {4 }- Q' {6 |, u6 N" U
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2 j- }; b; D4 x# j P
底部散热片，单层板走线需要特别注意。
* a& V2 ]( L4 s% Q# g$ X) x5 S7 t4 S- J
# P1 J0 x* p+ \( t. k3 Z
9 q' X' l( [# M/ ^. G5 @c. HVDD 电压低于 5V，不能使用 R3、R4 控制 EN 开关
1 k* l& ]6 A X. t; h% SHVDD 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。5 j% M4 B4 f7 k: `+ V2 b7 [
& O5 }, [+ I9 e) k/ k3 ^8 z
! x! r. s4 _4 |6 h E大瓦数应用范例1 b* @7 N d9 Q9 u% Y' V
a. 应用板
! W" w- L' X" _% S4 @" Q7 T3 x% _! S6 V5 p
! [- k( h+ R+ I" ]b. 应用电路& l _7 Z& V5 ^9 L6 y* A
7 v& N( Q2 l# x& U ]* `; m) b3 h [
c. 量测数值
3 _4 [0 y9 x7 e3 rVin=12V、Vout=33V、Iout=6.1A、输出功率 200W (环温 25℃)* f0 D) f# ^. u& G6 S
工作频率 :115kHz- l) E6 Q9 s8 t* T1 m
转换效率 :95.8%+ f E! b, X$ Z, t( o
输出纹波 :250mV9 {! x8 b2 `+ Q, g
元件温度  1=71℃、Q1=69℃、Q2=75℃、D1=82℃、D2=78℃、Rcs/Rcs1=81℃
1 V. \( Z0 Q/ `( ?- Y; H" s# R$ q7 Q" m% d
d. PCB Layout
, v4 H* k: |2 Y+ e
) s, _& _& h' F8 C( d! ^( ]3 d# @( Z1 }
7 |9 w7 U$ o: a3 l: A$ x: k; H* r5 c( [
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发表于 2021-11-3 00:23
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