产品型号 | 输入电压范围 | 开关电流 | 开关频率 | 恒压设置 | 恒流设置 | 效率(Max) | 封装类型 | 典型应用 |
CXCH7601 | 4.5V-40V | 2A | 150KHz | ADJ(1.235V) | 0.155V | 84% | SOP8-EP | 5V/1.0A |
CXCH7603 | 8V-40V | 3A | 150KHz | ADJ(1.235V) | 0.11V | 93% | SOP8-EP | 5V/2.4A |
CXCH7604 | 8V-40V | 3A | 180KHz | ADJ(1.235V) | 0.11V | 93% | SOP8-EP | 5V/2.4A |
CXCH7605 | 8V-36V | 5A | 150KHz | ADJ(1.235V) | 0.11V | 92% | TO263-5L | 5V/4.2A |
特点:
(1)输出电压、电流可调,恒流精度高,支持Quick Charge;
(2)CXCH7604具有线损补偿功能;
(3)占空比支持至100%。
典型应用电路图
备注:1.CXCH7601与CXCH7605没有VC引脚;
2.CXCH7601有EN功能引脚。
备注:CXCH7604具有线损补偿功能,补偿比例与R3阻值相关,参考规格书
输入电容
➢降压转换器的非持续输入电流会在输入电容上产生较大的纹波电流,输入
电容最大RMS电流计算如下:
➢输入电容起到储能、滤波与提供瞬态电流作用,在连续模式中,转换器的
输入电流是一组占空比约为VOUT/VIN的方波。为了防止大的瞬态电压,
必须采用针对最大RMS电流要求而选择低ESR(等效串联电阻)输入电容器。
ΔVIN为输入电压纹波,FSW为开关频率;
➢输入电容耐压按照1.5*VINMAX进行选择;
➢在未使用陶瓷电容时,建议在输入电容上并联一个0.1uF~1uF的高频贴片
陶瓷电容进行高频去耦。
CC电容
➢CC是芯片内部电压调节旁路电容,需要在VC与VIN之间并联1uF电容。
电感选择
➢电感的选择取决于VIN与VOUT压差、所需输出电流与芯片开关频率,电
感最小值计算公式如下:
➢电感饱和电流最小为1.5*IOUTMAX;选用低直流电阻、磁芯损耗低的电感
可获得更高的转换效率。
输出电压设计
➢FB为芯片内部基准误差放大器输入端,内部基准为一固定值;
➢FB通过外部电阻分压网络,检测输出电压进行调整,输出电压计算公式为:
R1取值范围1KΩ~10KΩ;
➢输出电压精度取决于芯片VFB精度、R1与R2精度,选择精度更高的电阻
可以获得精度更高的输出电压,R1、R2精度需要控制在±1%以内。
输出电流设计
➢CS为芯片内部基准误差放大器输入端,内部基准为一固定值;
➢CS通过外部限流电阻,检测限流电阻电压进行调整,输出电流计算公式为:
➢RCS选用温漂系数小、标称功率是实际损耗功率2倍以上功率电阻,电阻
RCS损耗功率计算公式为;
➢输出电流精度取决于芯片VCS精度、RCS精度,选择精度更高的电阻可以
获得精度更高的输出电流,RCS精度需要控制在±1%以内。
续流二极管选择
➢续流二极管在开关管关闭时有电流通过,形成电流通路;需要选择肖特基
二极管,肖特基二极管VF值低,反向恢复时间短;
➢续流二极管额定电流值大于最大输出电流,正常工作时平均正向电流计算
公式如下:
➢续流二极管流过的最大电流等于电感的峰值电流;
➢续流二极管反向耐压大于最高输入电压,建议预留30%以上裕量。
输出电容选择
➢在输出端应选择低ESR电容以减小输出纹波电压,一般来说,一旦电容
ESR得到满足,电容就足以满足需求。任何电容器的ESR连同其自身容量
将为系统产生一个零点,ESR值越大,零点位于的频率段越低,而陶瓷电容
的零点处于一个较高的频率上,通常可以忽略,是一种上佳的选择,但与电
解电容相比,成本较高;因此使用0.1uF至1uF的陶瓷电容与低ESR电解电
容结合使用是不错的选择。
➢输出电压纹波由ΔVOUT_C(电容充放电引起)和ΔVOUT_ESR(电容的
ESR引起)组成,计算如下:
➢输出电容耐压按照1.5*VOUTMAX进行选择。
输出电容选择
➢输出电容容值及ESR取决于能够允许的最大输出电压纹波和负载电流突变
时输出电压的最大偏移量;当负载突增时,转换器需要2至3个时钟周期来对
输出电压下降做出反应,在转换器做出反应之前,输出电容需要提供突变的
负载电流。
➢在合适的输出电压下冲需要的最小输出电容容量计算如下:
➢在合适的输出电压过冲需要的最小输出电容容量计算如下:
IOL:负载瞬态电流低值;IOH:负载瞬态电流高值;
VUS:输出下冲电压;VOS:输出过冲电压。
PCB设计
➢VIN,GND,SW,VOUT+,VOUT-是大电流途径,注意走线宽度,减小寄生参数对系统性能影响;
➢输入电容靠近芯片VIN与GND放置,电解电容+贴片陶瓷电容组合使用;
➢FB走线远离电感与肖特基等有开关信号地方,哪里需要稳定就反馈哪里;
CS走线远离电感与肖特基等有开关信号地方,CS、FB走线使用地线包围较佳;
➢芯片、电感、肖特基为主要发热器件,注意PCB热量均匀分配,避免局部温升高。
系统输入输出规格参数
➢输入电压:VIN=8V~30V,典型值为12V;
➢输出电压:VOUT=5V,满载输出时电压增大0.5V;
➢输出电流:IOUT=2.4A;
➢瞬态响应(0.8~2.4A):5%;
➢输出纹波电压:100mV。
芯片选择CXCH7604,芯片开关频率180KHz
计算输入电容:
VCIN=1.5*VINMAX=1.5*30=45V
选择CIN容量100uF,RMS电流大于1200mA,耐压大于等于45V。
CC电容选择:
CC电容选择容量为1uF,耐压50V的陶瓷电容。
选择电感:
电感最小饱和电流=1.5*2.4=3.6A
选择电感量47uH,饱和电流4A。
备注:电感在带载时,其磁导率会随安匝数之积增大而减小(电感感量会
下降),选取的电感需要在流过3.6A电流时,其感量要大于32.1uH。
续流二极管选择:
二极管工作时最大正向平均电流产生于最大输入电压时:
二极管流过最大电流等于电感峰值电流
选择反向耐压40V、电流能力5A、SMC封装的肖特基二极管。
分压电阻选择:
假定R1=3.3K;
选择R1=3.3K,R2=10K,1%精度。计算出来输出电压中心值为5.038V。
补偿电阻选择:
输出电压补偿比例为:
根据规格书查表可得,输出电压补偿10%时,补偿电阻需选用10K。
限流电阻选择(未焊接补偿电阻):
考虑到限流电阻阻值误差,为保证输出电流达到2.4A,通常在设计时会将
输出电流的中心值设置在2.6A左右。
限流电阻选择(焊接线补电阻):
考虑到芯片限流点增大比例与输出电压增大比例一致,可以先将实际输出
电流2.4A作为计算值来推导出RCS阻值:
选用2个0.091Ω电阻并联,阻值为0.0455Ω;
输出电压补偿10%后,芯片限流点会增大相同比例,即系统最大输出电流为:
限流电阻最大损耗功率:
限流电阻选用2个阻值0.091Ω,精度1%,功耗1/3W的贴片电阻。
输出电容选择:
➢先考虑负载瞬态响应输出下冲电压<0.25V
输出过冲电压<0.25V
选择输出电容容量为220uF。
➢再计算输出纹波电压
输出电容选择
➢最后计算耐压
VCOUT≥1.5*VOUT=1.5*5=7.5V
选择输出电容容量为220uF,ESR小于0.13Ω,耐压10V。
常见问题与解决方案
➢Q1.输出短路时芯片工作状态
输出短路时,芯片工作状态为降频、降压、限流;开关频率降至50KHz左右,
输出电压降低至0.5V以下,短路电流为设定的恒流电流;当撤销短路后,芯
片可以自动重启并恢复至正常工作状态。
➢Q2.芯片加工温度与操作结温
芯片加工峰值温度控制在250℃以内;可操作结温范围是-40-125℃,最高结
温是150℃,超过150℃,芯片会出现过温保护。
➢Q3.输入、输出端105电容是否可以去除
105陶瓷电容不能去除。105陶瓷电容主要用来滤除电路上的高频毛刺干扰,
保证芯片稳定运行。
➢Q4.芯片背部焊盘电气属性
CXCH7601芯片背部焊盘为GND属性,CXCH7603、CXCH7604、CXCH7605
焊盘为 芯SW片背属性。背部焊盘可以辅助散热,需使用锡膏将焊盘与 部 PCB板上预
留的焊盘焊接在一起,提高散热效果。
➢Q5.电感磁芯材质与绕线线径
功率电感建议选用磁损小,饱和磁通密度高的铁硅铝磁芯电感。
3A电流选用直径0.6mm铜线,4A电流选用直径0.8mm铜线, 5A电流选用直
径1.0mm铜线。
➢Q6.肖特基规格
输出5V/1.0A方案,选用电流3A,SMA封装肖特基,如SS34;
输出5V/2.1A方案,选用电流5A,SMB封装肖特基,如SK54;
输出5V/2.4A方案,选用电流5A,SMC封装肖特基,如B540C;
输出5V/4.2A方案,选用电流10A,TO-252封装肖特基,如MBR1045G。
➢Q7.如何给电池、感性负载(继电器、电机)供电
考虑到输入断电时电池电流会倒灌至芯片内部,感性负载在启停时产生的高压
会损坏芯片,可以在输出端添加肖特基来反向隔离。给电池供电时,肖特基选
取原则是,肖特基电流能力是充电电流的2倍以上,充电电流0.8A可以选用
SMA封装的SS34,充电电流0.8-1.5A选用SMB封装的SK54,充电电流
1.5A-2.0A选用SMC封装的B540C。
给感性负载供电,负载启停瞬间,电流突变产生的高压比较大,建议选用耐
压100V的肖特基或耐压更高的快恢复二极管。
电流突变产生的感应电动势:
➢Q8.如何减小满载时输出纹波电压
方案一、输出端采用高频低阻电容;
方案二、在输出端添加一级LC滤波,
如:12V转5V/2.4A应用,L选用交
流阻抗80Ω,电流4A,1206封装磁
珠,C选用10uF/10V,X7R,0805
封装,可以将满载纹波控制在50mV左右。
➢Q9.手机充电电流小
方案一、确认手机电量是否已超过80%;
方案二、确认充电协议对否匹配;不同型号的手机,其充电协议不尽相同,
若充电协议不匹配,手机只接受500mA左右的充电电流;可通过在输出端
添加USB充电协议控制芯片(如RH7901A),自动识别充电设备类型,使
之获得最大充电电流,减小充电时间。
各型号对应的充电协议:
➢Q10.Quick Charge方案
选用CXCH7603与CHY100芯片组合,可以实现Quick Charge-2. 0功能。
此方案可实现10-30V输入,输出5V/2A,9V/1.8A,12V/1.8A(VIN>13V)应
用。
➢Q11.EMC对策方式
输入端添加TVS管可以通过ESD与EFT/B等测试,添加π型滤波电路可以
通过传导,肖特基处添加磁珠和RC吸收电路可以通过辐射测试。
如:10-30V输入,输出5V/2.4A应用,TVS管选用1SMA30AT3G;L2选
用100uH 1.5A电感,CINA和CINB选用100uF/35V电解电容;磁珠选用
交流阻抗80Ω,电流4A,1206封装,C选用1nF/100V,X7R,0603封装;
R选用10Ω,0805封装。