ElectronicsBlog

Высокоэффективный повышающий преобразователь с частотой 1.2 МГц и током 2 А

ОСОБЕННОСТИ

• Встроенный силовой MOSFET с сопротивлением 80 мОм
• Входное напряжение от 2 В до 24 В
• Фиксированная частота переключения 1.2 МГц
• Внутренний предел тока ключа 4 А
• Регулируемое выходное напряжение
• Внутренняя компенсация
• Выходное напряжение до 28 В
• Автоматический переход в режим импульсно-частотной модуляции (PFM) при малых нагрузках
• КПД до 97%
• Доступен в 6-выводном корпусе SOT23-6

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

• Устройства с батарейным питанием
• Приставки (Set-Top Boxes)
• Цепи питания ЖК-дисплеев (LCD Bias Supply)
• DSL- и кабельные модемы, маршрутизаторы
• Сетевые карты с питанием от шин PCI или PCI Express

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

MT3608 представляет собой повышающий преобразователь с фиксированной частотой, выполненный в 6-выводном корпусе SOT23, с токовым режимом управления, предназначенный для маломощных малогабаритных применений. Преобразователь MT3608 работает на частоте 1.2 МГц, что позволяет использовать малогабаритные и недорогие конденсаторы и дроссели высотой 2 мм и менее. Встроенная система плавного пуска (soft-start) ограничивает бросок тока при включении и продлевает срок службы батареи.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

MT3608 автоматически переходит в режим импульсно-частотной модуляции (PFM) при малых нагрузках. Преобразователь оснащен защитой от пониженного входного напряжения (UVLO), ограничением тока и тепловой защитой от перегрузки для предотвращения повреждений при перегрузке по выходу. MT3608 поставляется в малогабаритном 6-выводном корпусе SOT-23.

ТИПОВАЯ СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ

Рис. 1. Базовая схема применения

КПД

Рис. 2. Кривая КПД

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ РЕЖИМЫ

Напряжение на выводе FB …… от -0.3 В до 6 В

Температура кристалла …… 160°C

Напряжение на выводе SW …… от -0.3 В до 30 В

Диапазон температур хранения …… от -65°C до 150°C

Максимальный импульсный ток (сток/исток) вывода SW …… 4 А

Температура пайки вывода (10 с) …… +300°C

ИНФОРМАЦИЯ О КОРПУСЕ

SOT23-6 (MT3608)

ОПИСАНИЕ ВЫВОДОВ

№ вывода	Имя	Функция
1	SW	Выход силового ключа. Это сток внутреннего MOSFET-транзистора. Подключите силовой дроссель и выходной выпрямительный диод к этому выводу. Напряжение на выводе SW может изменяться в диапазоне от GND до 28 В.
2	GND	Вывод земли.
3	FB	Вход обратной связи. Напряжение на выводе FB составляет 0.6 В. Подключите резистивный делитель к выводу FB.
4	EN	Вход включения/выключения регулятора. Высокий уровень на этом входе включает преобразователь, низкий — выключает. Если не используется, подключите вывод EN к входному напряжению для автоматического запуска.
5	IN	Вывод входного питания. Рекомендуется шунтировать керамическим конденсатором непосредственно у выводов микросхемы.
6	NC	Не подключается (не используется).

(VIN = VEN = 5 В, TA = 25°C, если не указано иное)

Параметр	Условия	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
Рабочее входное напряжение		2		24	В
Напряжение отключения при пониженном питании (UVLO)			1.98		В
Гистерезис защиты от пониженного питания (UVLO)			100		мВ
Ток потребления в выключенном состоянии	VEN = 0 В		0.1	1	мкА
Ток покоя (режим PFM)	VFB = 0.7 В, ключ не коммутирует		100	200	мкА
Ток покоя (режим ШИМ)	VFB = 0.5 В, ключ коммутирует		1.6	2.2	мА
Частота переключения			1.2		МГц
Максимальная скважность (коэффициент заполнения)	VFB = 0 В	90			%
Входной высокий уровень для вывода EN		1.5			В
Входной низкий уровень для вывода EN				0.4	В
Напряжение на выводе FB		0.588	0.6	0.612	В
Входной ток смещения вывода FB	VFB = 0.6 В	-50	-10		нА
Сопротивление открытого канала SW (1)			80	150	мОм
Предел тока SW (1)	VIN = 5 В, скважность = 50%		4		А
Ток утечки SW	VSW = 20 В			1	мкА
Температура тепловой защиты			155		°C

Примечание 1: Параметр гарантируется конструкцией, не проверяется в процессе производства.

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

MT3608 использует архитектуру повышающего регулятора с фиксированной частотой и пиковым токовым режимом управления для стабилизации напряжения на выводе обратной связи. Принцип работы MT3608 можно понять, обратившись к блок-схеме на Рисунке 3. В начале каждого цикла тактового генератора (осциллятора) MOSFET включается через управляющую логику. Для предотвращения субгармонических колебаний при скважности более 50 % к выходу усилителя тока (Current Sense Amplifier) добавляется стабилизирующий пилообразный сигнал (компенсация наклона), и результат подается на инвертирующий вход ШИМ-компаратора.

Когда это напряжение становится равным выходному напряжению усилителя ошибки, силовой MOSFET выключается. Напряжение на выходе усилителя ошибки представляет собой усиленную разницу между опорным напряжением (0.6 В) и напряжением обратной связи (на выводе FB). Таким образом, уровень пикового тока поддерживает стабилизацию выходного напряжения. Если напряжение обратной связи начинает падать, выходное напряжение усилителя ошибки увеличивается. Это приводит к росту тока через силовой MOSFET, тем самым увеличивая мощность, передаваемую в нагрузку. MT3608 имеет внутреннюю схему плавного пуска (soft-start) для ограничения входного тока в момент запуска, а также для ограничения выброса напряжения на выходе.

Рис. 3. Функциональная блок-схема

Кривая КПД

Кривая КПД

Регулировка по напряжению (Line Regulation)

Регулировка по нагрузке (Load Regulation)

Зависимость частоты от входного напряжения

Зависимость КПД от входного напряжения)

ИНФОРМАЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

Установка выходного напряжения

Внутреннее опорное напряжение VREF составляет 0.6 В (типовое). Выходное напряжение делится резистивным делителем R1 и R2 на вывод FB. Выходное напряжение определяется по формуле:

Выбор дросселя (индуктивности)

Рекомендуемые значения индуктивности дросселя: от 4.7 до 22 мкГн. Для портативных устройств, таких как мобильные телефоны, где используется MT3608, основными критериями являются малые габариты и высокий КПД. Дроссель должен иметь низкие потери в сердечнике на частоте 1.2 МГц и малое сопротивление постоянному току (DCR) для обеспечения высокого КПД. Во избежание насыщения дросселя его допустимый ток должен быть выбран с запасом.

Выбор конденсаторов

Для применения MT3608 рекомендуются входные и выходные керамические конденсаторы емкостью 22 мкФ. Для лучшей фильтрации напряжения рекомендуется использовать керамические конденсаторы с низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Типы X5R и X7R наиболее предпочтительны из-за их стабильности в широком диапазоне напряжений и температур.

Выбор диода

Диод Шоттки является хорошим выбором для MT3608 благодаря малому прямому падению напряжения и быстрому обратному восстановлению. Использование диода Шоттки позволяет добиться более высокого КПД. Высокое быстродействие при восстановлении также является важной характеристикой диода Шоттки для работы на высокой частоте переключения. Номинальный ток диода должен соответствовать среднеквадратичному значению (RMS) суммы пикового тока и среднего выходного тока, согласно формуле:

Обратное пробивное напряжение диода должно быть выше выходного напряжения.

Рекомендации по топологии печатной платы (Layout Considerations)

Для достижения наилучшей производительности MT3608 необходимо строго соблюдать следующие рекомендации:

• Входной и выходной конденсаторы должны быть расположены как можно ближе к микросхеме и подключены к общей земляной плоскости (полигону земли) для уменьшения шумовых наводок.
• Вывод GND должен быть подключен к массивной земляной плоскости для эффективного отвода тепла и защиты от шумов.
• Токоведущие цепи (силовые дорожки) должны быть выполнены максимально короткими и широкими.
• Вывод SW, являющийся узлом с высокочастотными импульсными помехами, должен занимать минимальную площадь на плате.
• Компоненты цепи обратной связи должны располагаться как можно ближе к микросхеме и подальше от источников шумов (в частности, от вывода SW и дросселя).

ОПИСАНИЕ КОРПУСА

ВИД СВЕРХУ

 

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ РИСУНОК ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ (ПАДЫ)

ВИД СПЕРЕДИ

ВИД СБОКУ

ДЕТАЛЬ «А»

Рис. 4. Физические размеры корпуса TSOT23-6 / SOT23-6

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. ВСЕ РАЗМЕРЫ УКАЗАНЫ В МИЛЛИМЕТРАХ.
2. ДЛИНА КОРПУСА НЕ ВКЛЮЧАЕТ ВЫСТУПЫ ОБЛОЯ (MOLD FLASH), ВЫСТУПЫ ИЛИ ОСТАТКИ ОБЛОЯ У ВОРОТ (GATE BURR).
3. ШИРИНА КОРПУСА НЕ ВКЛЮЧАЕТ ВЫСТУПЫ МЕЖДУ ВЫВОДАМИ (INTERLEAD FLASH) ИЛИ ВЫСТУПЫ.
4. КОПЛАНАРНОСТЬ ВЫВОДОВ (НИЖНЯЯ ПЛОСКОСТЬ ВЫВОДОВ ПОСЛЕ ФОРМОВКИ) ДОЛЖНА СОСТАВЛЯТЬ НЕ БОЛЕЕ 0.10 ММ.
5. ЧЕРТЕЖ СООТВЕТСТВУЕТ СТАНДАРТУ JEDEC MO-193, ВАРИАЦИЯ AB.
6. РИСУНОК НЕ В МАСШТАБЕ.
7. ВЫВОД 1 РАСПОЛОЖЕН В НИЖНЕМ ЛЕВОМ УГЛУ ПРИ ЧТЕНИИ МАРКИРОВКИ СЛЕВА НАПРАВО (СМ. ПРИМЕР МАРКИРОВКИ).