QX2304L30F

QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 特点 概述  最高效率：95% QX2304 是一款高效率、低功耗、低 纹波、高工作频率的 PFM 同步升压 DC/DC 变换器。  最高工作频率：300 KHz  低静态电流：15uA QX2304 仅需要三个外围元件，就可 将低输入电压升压到所需的工作电压。  可选输出电压：2.5V～3.6V QX2304 可通过内部修调电路（步进 0.1V）来获得所需的输出电压。  输出精度：±2.5% QX2304 内置的同步开关管可使效率 最高可达 95%，QX2304 工作于 PFM 模式， 可有效降低轻载模式下的纹波。  低纹波，低噪声  宽输入电压范围：0.9V～3.6V 应用领域  1～2 个干电池的电子设备 QX2304 具有极低的静态电流特别适 合于手持电子设备应用。  电子词典、数码相机、LED 手电筒、 LED 灯、血压计、MP3、遥控玩具、 无线耳机、无线鼠标键盘、医疗器械、 防丢器、汽车防盗器、充电器、VCR、 PDA 等手持电子设备 QX2304 采用 SOT23、SOT23-5、 SOT89-3、TO92 封装 典型应用电路图 L1 VIN LX QX2304 CIN GND VOUT VOUT COUT EN 图 1：QX2304 典型应用电路图 QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 1 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 订货信息 产品型号 QX2304L XX X 封装形式 T：SOT23 F：SOT23-5 E：SOT89-3 TO：TO92 输出电压 25：2.5V 26：2.6V … 36：3.6V 丝印 C XX X 批号 输出电压 25：2.5V 26：2.6V … 36：3.6V QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 2 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 封装及管脚分配 VOUT 3 LX GND 5 4 CXXX CXXX 1 2 1 2 3 GND LX EN VOUT NC QX2304LXXT (SOT23) QX2304LXXF (SOT23-5) CXXX CXXX 1 2 3 1 2 3 GND VOUT LX GND VOUT LX QX2304LXXE (SOT89-3) QX2304_DS03CN QX2304LXXTO (TO92) 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 3 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 管脚定义 SOT23 管脚序号 管脚 管脚 SOT23-5 SOT89-3 TO92 名称 类型 描述 2 5 3 3 LX 输出 功率开关管漏端 3 2 2 2 VOUT 输入 输出电压反馈端 - 1 - - EN 输入 使能端（高电平有效） 1 4 1 1 GND 地 地 - 3 - - NC 悬空 悬空 内部电路方框图 VOUT LX 过零检测 限流比较器 误差比较器 PFM控制 使能模块 振荡器 300KHz 1.24V 基准电路 GND EN 图 2：QX2304 的内部电路方框图 QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 4 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 极限参数 （注 1） 参数 符 号 描述 最小值 最大值 单位 电压 VMAX VOUT 和 VLX 端的最大电压值 7 V 电流 ILX_MAX LX 端最大电流 1000 mA PSOT23 SOT23 封装最大功耗 0.3 W PSOT23-5 SOT23-5 封装最大功耗 0.3 W PSOT89-3 SOT89-3 封装最大功耗 0.5 W PTO92 TO92 封装最大功耗 0.75 W TA 工作温度范围 -20 85 o TSTG 存储温度范围 -40 120 o TSD1 SOT23、SOT23-5 和 SOT89-3 封装的焊 接温度（时间少于 30 秒） 230 240 o TSD2 TO92 封装的焊接温度（时间少于 5 秒） 250 260 o VHBM HBM 最大功耗 温度 ESD 2000 C C C C V 注 1：超过上表中规定的极限参数会导致器件永久性损坏。而工作在以上极限条件下可能会影响器件的可靠性。 QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 5 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 电特性 除非特别说明，CIN =100uF，COUT =100uF，L1 =47uH，TA =25oC 参数 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 电源电压 最大输入电压 VIN_MAX 启动电压 VSTART 保持电压 VHOLD ILOAD =1mA， VIN 从 0V 上升到 2V ILOAD =1mA， VIN 从 2V 下降到 0V VOUT V 0.8 V 0.6 V 输出电压 输出电压精度 △VOUT VIN =2V，ILOAD =10mA -2.5 2.5 % 1000 mA 电源电流 电流极限值 ILIMIT 无负载输入电流 IIN0 VIN =1.8V，VOUT =3.3V 15 uA VOUT 输入电流 IOUT0 驱动 VOUT 引脚电压为正 常 VOUT 电压+0.5V 6 uA 待机输入电流 IINQ 无负载，EN 为低电平 600 800 1 uA 95 % 效率 效率 η 90 EN 使能端输入 EN 端输入高电平 V 0.4*VOUT EN 端输入低电平 0.2 V 振荡特性 最高振荡频率 FMAX 300 KHz 振荡占空比 DCOSC 83 % QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 6 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 典型曲线 除非特别说明，CIN =47uF，COUT =100uF，L1 =47uH，TA =25oC 输出电流对应最小启动电压 输出电流对应输出电压 3 2.82 2.8 2.5 输出电压（V） 启动电压（V） 2.78 2 1.5 1 2.76 2.74 1.5V 2.72 2.7 2.8V 1V 2.68 0.5 2.66 VIN=1V, 1.5V, 2V, 2.8V 0 2.64 1 10 5 100 50 2V 500 输出电流（mA） 输出电流（mA） 输出电流对应效率 100 98 96 效率（%） 94 92 90 2.8V 88 2V 86 84 82 80 1V VIN=1V, 1.5V, 2V, 2.8V 5 1.5V 50 500 输出电流（mA） QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 7 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 应用指南 工作原理 QX2304 是一款 BOOST 架构、同步电 压型 PFM 控制模式的 DC-DC 变换器。 QX2304 所需的外部元件非常少，只 需要一个电感和输入、输出电容就可以提 供 2.5V~3.6V 的稳定的低噪声输出电压。 芯片内部包括输出电压反馈和修正网 络、启动电路、震荡电路、参考电压电路、 PFM 控制电路、过流保护电路、同步管控 制以及功率管等。 PFM 控制电路是 QX2304 的核心，该 模块根据其他模块传递的输入电压信号、 负载信号以及电流信号来控制功率管的开 关，从而达到控制电路恒压输出的作用。 在 PFM 控制系统中，固定震荡频率和脉 宽，稳定的输出电压是根据输入、输出电 压比例以及负载情况通过削脉冲去调节在 单位时间内功率管的导通时间来实现的。 震荡电路提供基准震荡频率和固定的 脉宽；参考电压电路提供稳定的参考电平； 并且由于采用内部的修正技术，保证了输 出电压精度可达到±2.5%。 BOOST 架构 DC-DC 变换器的功率损 耗主要是电感的寄生串联电阻、同步管的 导通电阻、功率管的导通电阻以及控制功 率管信号的驱动能力这四个方面，当然芯 片本身消耗的静态功耗在低负载的情况下 也会影响转换效率。 为了获得较高的转换效率，除了要求 用户选择合适的电感、电容外，芯片内部 的功率管和同步管的导通电阻也要非常小。 功率管也要求由驱动能力很强的驱动电路 驱动，保证功率管开关时快的上升沿和下 降沿，从而大大减小了开关状态时的动态 损耗。 如上所述，电感的寄生串联电阻，同 步管和开关管的导通电阻的大小会影响功 QX2304_DS03CN 率损耗。同时电容和电感会影响输出纹波。 选择合适的电感、电容可以获得高转换效 率、低纹波、低噪声。 在讨论之前，定义占空比 D： D= 1 − VIN VOUT (1) 电感选择 电感值有以下几个方面需要考虑：首 先是需要保证能够使得 BOOST DC-DC 在 连续电流模式能够正常工作的最小电感值 LMIN： D * (1 - D ) * R LOAD 2 LMIN ≥ 2 * FS (2) 该公式是在连续电流模式，忽略其他 诸如寄生电阻、二极管的导通压降的情况 下推导出的，实际的值还要大一些。 其次，考虑到通过电感的电流的纹波 问题，同样在连续电流模式下忽略寄生参 数，当电感过小时，会造成电感上的电流 纹波过大，从而使得通过电感、芯片中的 同步管和功率管的最大电流过大。由于同 步管和功率管不是理想的，所以在特别大 的电流时其功率损耗会加大， 导致整个 DC- DC 电路的转换效率降低。 第三，一般来说，不考虑效率问题， 小电感的负载能力强于大电感。但是由于 在相同负载条件下，大电感的电流纹波和 最大的电流值相对较小，所以大电感可以 使得电路在更低的输入电压下启动。（以 上均是在相同的寄生电阻条件下推导出的 结论） QX2304 的工作频率高达 300KHz，其 目的是为了能够减小外部的电感尺寸，故 QX2304 只需要 4.7uH 以上的电感就可以 保证正常工作，但是输出端如果需要输出 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 8 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 大电流负载（例如：输出电流大于 50mA）， 为了提高工作效率，建议使用较大电感。 同时，在大负载下，电感上的会极大地影 响转换效率，假设电感的寄生电阻为 RL， 负载电阻 RLOAD，那么在电感上的功率损 耗大致如下式计算： ∆η ≈ RL R LOAD * (1 - D ) 2 输入电容 只要电源稳定，即使没有输入滤波电 容，DC-DC 电路也可以输出低纹波、低噪 声的电流电压。但是当电源离 DC-DC 电 路较远， 建议在 DC-DC 的输入端就近加 上 10uF 以上的滤波电容，可以减小输出 的噪声。 (3) 例如当输入为 1.5 V，输出 3.0V，负 载 20Ω（即输出电流为 150mA），RL 为 0.5Ω 时，则效率损失 10%。综合考虑，建 议使用 47uH、寄生串联电阻小于 0.5Ω 的 电感。如果需要提高大负载时的效率，则 需要使用更大电感值、更小寄生电阻值的 电感。 输出电容选择 不考虑电容的等效串联电阻（ESR）， 输出电压的纹波为： ∆VOUT = = r VOUT D R LOAD * C OUT (4) 所以为了减小输出的纹波，需要比较 大的输出电容值。但是输出电容过大，就 会使得系统的反应时间过慢，成本也会增 加。所以建议使用 22uF 的电容，如果需 要更小的纹波，则需要更大的电容。如果 负载较小（10mA 左右），则可以使用较 小的电容。当考虑电容的 ESR 时，输出纹 波就会增加： ′ r= r + IMAX * RESR VOUT (5) 当大负载的时候，由于 ESR 造成的纹 波将成为最主要的因素，输出电压纹波可 能会大大超过 100mV。同时，ESR 又会增 加效率损耗，降低转换效率。所以建议使 用 ESR 低的钽电容，或者多个电容并联使 用。 QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 9 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 封装信息 SOT23 封装尺寸图： QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 10 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 SOT23-5 封装尺寸图： QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 11 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 SOT89-3 封装尺寸图： QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 12 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 TO92 封装尺寸图： QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 13 of 14 QX2304 高效 PFM 同步升压 DC/DC 变换器 声明  泉芯保留电路及其规格书的更改权，以便为客户提供更优秀的产品，规格若有更改，恕不 另行通知。  泉芯公司一直致力于提高产品的质量和可靠性，然而，任何半导体产品在特定条件下都有 一定的失效或发生故障的可能，客户有责任在使用泉芯产品进行产品研发时，严格按照对 应规格书的要求使用泉芯产品，并在进行系统设计和整机制造时遵守安全标准并采取安全 措施，以避免潜在失败风险造成人身伤害或财产损失等情况。如果因为客户不当使用泉芯 产品而造成的人身伤害、财产损失等情况，泉芯公司不承担任何责任。  本产品主要应用于消费类电子产品中，如果客户将本产品应用于医疗、军事、航天等要求 极高质量、极高可靠性的领域的产品中，其潜在失败风险所造成的人身伤害、财产损失等 情况，泉芯公司不承担任何责任。  本规格书所包含的信息仅作为泉芯产品的应用指南，没有任何专利和知识产权的许可暗示， 如果客户侵犯了第三方的专利和知识产权，泉芯公司不承担任何责任。 客户服务中心 泉芯电子技术(深圳)有限公司 地址：中国深圳市南山区南头关口二路智恒新兴产业园 22 栋 4 楼 邮编：518052 电话：+86-0755-88852177 传真：+86-0755-86350858 网址：www.qxmd.com.cn QX2304_DS03CN 泉芯电子技术(深圳)有限公司 www.qxmd.com.cn 14 of 14