ME2187AN20BG

ME2187 高效 10A 同步整流升压转换器 概述 特点 ME2187 是一款高功率密度的同步整流升压转换 ● 输入电压范围：2.7 ~ 12 V 器，集成两个低导通电阻的功率开关来减低导通功率损 ● 输出电压范围：4.5 ~ 12.6 V 耗，为便携设备提供高效率、小型化的供电方案。 ● 较低的关断电流：1 ~ 3 uA ME2187 具有 2.7 ~ 12 V 的宽输入电压范围，输出电压 ● 较低RDS(ON)的内部开关 (低侧/高侧)： 13 mΩ / 16 mΩ 最高至 12.6 V，具备 10 A 开关电流能力，可提供 30 W ● 效率可达90% @ VIN = 3.3 V, VOUT = 9 V, IOUT = 3 A ● 可调开关频率：200 kHz ~ 2.2 MHz 重载时工作在 PWM 模式，轻载时可通过 MODE pin 在 ● 轻载时可选择工作模式：PFM / FPWM PFM 模式和 FPWM 模式之间选择，避免较低的开关频 ● 可调峰值电流限流 率 引 起 的 应 用 问 题 ， 同 时 可 通 过 外 部 电 阻 在 200 ● 可调软启动时间 kHz~2.2 MHz 之间设定 FPWM 模式开关频率。ME2187 ● 输出过压保护13.4 V 还具有可编程的峰值限流和软启动时间。除此之外， ● 过温保护150 °C 功率输出。 ME2187 采用电流模 COT 控制架构调整输出电压， ME2187 包含有 UVLO、OVP 和 OTP 等保护功能。 应用场合 封装形式 ● 快充移动电源 ● ● 电子烟 ● 蓝牙扬声器 ● 便携POS终端 V01 www.microne.com.cn DFN20L(4.5 × 3.5×0.9-0.5) Page 1 of 10 ME2187 典型应用图 C6 0.2 uF L1 BOOT VIN SW 2.2 uH R3 240 kΩ 10 uF R1 330 kΩ FSW VIN C2 0.1 uF 2.2 uF ON OFF R2 51 kΩ C4 60 uF FB VCC C3 VOUT = 9 V VOUT COMP EN ILIM PGND SS AGND MODE C5 10 nF R5 3 kΩ R4 100 kΩ C7 47 nF 图 1. ME2187典型应用原理图 选购指南 ME 21 87 X XX G 环保标识 封装形式 N20B：DFN20L 系列或功能 产品品种号 产品类别号 公司标志 产品型号 ME2187AN20BG V01 产品说明 封装形式：DFN20L(4.5 × 3.5×0.9-0 .5) www.microne.com.cn Page 2 of 10 ME2187 产品脚位图 VCC AGND 1 20 EN 2 19 ILIM FSW 3 18 COMP SW 4 17 FB SW 5 16 VOUT SW 6 15 VOUT SW 7 14 VOUT BOOT 8 13 MODE VIN 9 12 NC PGND 10 11 SS NC 脚位功能说明 PIN 脚位 功能说明 符号名 编号 VCC 1 内部LDO输出，需要在VCC和地之间接至少1 uF稳压电容 EN 2 芯片使能逻辑输入，逻辑高电平使能芯片，逻辑低电平关断芯片 FSW 3 在 FSW 和 SW 之间外接电阻设定开关频率 SW 4, 5, 6, 7 BOOT 8 高侧开关驱动的电源，需要在SW和BOOT之间接0.2 uF稳压电容 VIN 9 芯片的电源 SS 10 在SS和地之间外接电容设定软启动时间 NC 11, 12 MODE 13 VOUT 14, 15, 16 FB 17 电压反馈，接反馈电阻分压器抽头 COMP 18 误差放大器输出，在COMP和AGND之间外接环路补偿网络 ILIM 19 在ILIM和AGND之间外接电阻设定开关峰值电流限流值 AGND 20 模拟信号地 升压转换器开关节点，内部接低侧开关漏端和高侧开关源端 芯片内部未连接，建议接地助散热 轻载时选择工作模式，逻辑高电平或者悬空时，工作在PFM，逻辑低电平时， 工作在PWM 升压转换器输出 PGND 功率地，接低侧开关的源端 V01 www.microne.com.cn Page 3 of 10 ME2187 功能框图 VIN FSW COT Timer Internal LDO BOOT SW Current Sense VCC VOUT PWM Control logic MODE Shutdown Control EN VOUT OVP VIN UVLO PGND Current Sense ILIM V2I OTP EA + FB SS Control Vref SS AGND COMP 绝对最大额定值（注释 1） 符号 描述 BOOT VIN, SW, FSW, VOUT VPIN 芯片管脚对地电压 EN, VCC, SS, COMP, MODE, ILIM, FB 极限值 单位 -0.3 ~ SW + 6.6 V -0.3 ~ 14 V -0.3 ~ 6.6 V TJ 结温 -40 ~ 150 ºC Tstg 储存温度 -55 ~150 ºC Tlead 焊接温度 260 ºC PD 封装功耗 2.4 W θJA 封装热阻 52 ºC/W 注释 1：“绝对最大额定值”是本产品能够承受的最大物理伤害极限值，请在任何情况下勿超出该额定值。 V01 www.microne.com.cn Page 4 of 10 ME2187 静电保护等级 等效模型 等级 单位 人体模型，所有脚位 ±2000 V 带电器件模型，所有脚位 ±500 V 推荐工作条件 符号 描述 最小值 典型值 最大值 单位 VIN 输入电压 2.7 12 V VOUT 输出电压 4.5 12.6 V 电感值 0.6 2.2 10 uH CO 输出电容 10 60 1000 uF TA 工作环境温度 -40 85 ºC L 电气参数 （TA = 25 ºC，VIN = 3.6 V，VOUT = 9 V，L = 2.2 uH，RILIM= 100 kΩ，RFREQ = 240 kΩ，除非另行标注） 符号 描述 测试条件 输入电压范围 VIN VUVLO VUVLO_HYS 输入 UVLO 阈值电压 最小值 典型值 2.7 输入电压上升 UVLO 迟滞 最大值 单位 12 V 2.7 V 0.2 V ISD IC 关断时流入 VIN 管脚电流 关断 IC，VOUT 管脚不接反馈电阻 和负载 1 3 uA IQ IC 在 PFM 模式空载工作时输 入静态电流 使能 IC，VOUT 管脚不接负载， MODE 管脚悬空 600 1200 uA VCC 内部 LDO 输出电压 VIN = 8 V，IVCC = 10 mA 5 6 V VENH EN 逻辑高阈值电压 VCC = 5 V 1.2 V VENH EN 逻辑低阈值电压 VCC = 5 V REN EN 内部下拉电阻 VCC = 5 V VMODEH MODE 逻辑高阈值电压 VCC = 5 V VMODEL MODE 逻辑低阈值电压 VCC = 5 V RMODE MODE 上拉电阻 VCC = 5 V 4 0.4 V kΩ 800 4.0 1.5 V V kΩ 800 VOUT 输出电压范围 4.5 VREF 反馈参考电压 1.188 IFB FB 管脚漏电流 ISS 软启动充电电流 5 RDS(ON)1 低侧 MOSFET 导通电阻 13 17 mΩ RDS(ON)2 高侧 MOSFET 导通电阻 16 21 mΩ ILIM_PFM PFM 模式低侧 MOSFET 峰值 电流限流 V01 1.206 VFB = 1.5 V RILIM = 100 kΩ，MODE 管脚悬空 www.microne.com.cn 12.6 V 1.224 V 100 nA uA 12.2 Page 5 of 10 A ME2187 ILIM_FPWM FSW FPWM 模式低侧 MOSFET 峰 值电流限流 RILIM = 100 kΩ，MODE 管脚接地 10.6 A 开关频率 RFREQ = 240 kΩ，MODE 管脚接地 550 kHz tmin_ON 最小导通时间 110 200 ns tmin_OFF 最小关断时间 100 200 ns VOVP VOVP_HYS 输出过压保护阈值电压 输出过压保护迟滞 热关断阈值温度 TSD TSD_HYS 输出电压上升 芯片内部温度上升 热关断迟滞 13.4 V 0.3 V 150 °C 20 °C 典型性能参数 图 2. 效率 vs 输出电流 @ VIN=3.6 V, VOUT = 5 V 图 3. 效率 vs 输出电流 @ VIN=3.6 V, VOUT = 9 V EN SS Inductor current VOUT 图 4. 效率 vs 输出电流 @ VIN=3.6 V, VOUT = 12 V V01 www.microne.com.cn 图 5. 启动波形 Page 6 of 10 ME2187 图 6. CCM 开关波形 图 7. PFM 开关波形 图 8. 参考电压 vs 温度 图 9. 开关频率 vs 设定电阻 工作方式 ME2187 是一款同步整流 boost 转换器，内部集成较低的导通电阻的功率开关，采用电流模 COT 控制方式，在重 载时， 每次开关周期， 低侧 MOSFET 会在电流上升至误差放大器控制的峰值电流后被关断，电感电流通过高侧 MOSFET 体二极管，高侧 MOSFET 在自适应恒定关断时间来临之前保持开启。在轻载时，可通过 MODE 管脚设置工作模式。 MODE 管脚悬空或者接逻辑高时，ME2187 工作在 PFM 模式，通过延长关断时间减小功率传输。MODE 管脚接地时， ME2187 工作在 FPWM 模式，效率较低，但是开关频率和重载时相同，避免了轻载时较低的开关频率引起的音频噪声 和其它问题。 应用指导 ME2187 具备输出电压 12.6 V、10 A 开关电流、传输超过 30 W 功率的能力，在轻载时可通过 MODE 管脚在 PFM 模式和 FPWM 之间选择，还支持外部设定软启动时间、工作频率、峰值限流。 设定软启动时间 当 EN 管脚被拉高时，SS 管脚上的软启动电容 CSS（典型应用电路中的 C7）会被一个 5 uA 恒流源充电，SS 管 脚电压和内部反馈参考电压 VREF（1.206 V）之间较小的电压值作为误差放大器正端输入，随着 SS 管脚电压上升，FB 管脚电压也缓慢地升高，当 SS 管脚电压超过 VREF 后软启动过程完成。当 EN 管脚被拉低时，CSS 上电压被放电至地。 V01 www.microne.com.cn Page 7 of 10 ME2187 软启动时间 tSS 公式如下所示。 VREF  CSS ISS t SS  设定输出电压 通过外部反馈电阻分压器（典型应用电路中的 R1、R2）来设定输出电压，为了减小空载时的静态功耗，建议为 R1、R2 选择 10 kΩ 和 1 MΩ 之间的电阻值。R1 电阻值计算公式如下所示。 R1  (VOUT  VREF )  R2 VREF 设定开关频率 ME2187 支持通过 FSW 管脚和 SW 管脚之间的电阻 RFREQ（典型应用电路中的 R3）设定开关频率。RFREQ 和所 需要的开关频率 fSW 之间关系如下所示。 4( RFREQ  1 fSW  t min_ OFF  VOUT ) VIN CFREQ 这里，VIN 是输入电压，VOUT 是输出电压，fSW 是开关频率，CFREQ 等于 25 pF，tmin_OFF 是最小关断时间 100 ns。 设定峰值电流限流 通过外部电阻设置峰值电流限流值，需要注意，FPWM 模式限流值比 PFM 模式的低 1.6 A，为了保证 boost 转换 器正常工作，需要让峰值电流限流大于实际工作时需要的最大电感峰值电流。PFM 模式峰值电流限流公式如下所示。 ILIM  1220000 RILIM 外部元器件 1） 用外部自举电容为内置高侧 MOSFET 驱动电路供电，建议在 SW 管脚和 BOOT 管脚之间加 200 nF 陶瓷电容。 2） 陶瓷电容的偏置电压会减小电容实际容值，因此需要留出余量来保证足够的有效电容值。 3） 电感电流接近饱和电流时电感值会比 0 A 时低约 30%，因此要保证电感的饱和电流大于工作的最大电感电流。 PCB 布局建议 1） 为了降低非理想干扰，外部元件如电感、CIN、COUT、反馈分压电阻等尽可能靠近芯片。 2） 为了减小高频开关引起的 EMI，PCB 上连到 SW 管脚的走线尽可能短，最好在 PCB 背面覆盖接地层减小信号 耦合。 3） 为了增加散热、提高效率，建议将 DFN20L 封装上的散热垫焊接到接地层，多打散热孔，采用较厚的 PCB 铜 箔。 V01 www.microne.com.cn Page 8 of 10 ME2187 封装信息  封装类型: DFN20L(4.5 × 3.5×0.9-0.5) 尺寸（mm） 参数 A 尺寸（Inch） 最小值 最大值 最小值 最大值 0.85 0.95 0.0335 0.0374 A1 0.05 0.0020 b 0.18 0.3 0.0071 0.0118 c 0.18 0.25 0.0071 0.0098 D 4.4 4.6 0.1732 0.1811 D2 3.1 3.3 0.1220 0.1299 D3 3.85(REF) 0.1516REF e 0.5(BSC) 0.0197(TYP) e1 0.75(BSC) 0.0295(BSC) e2 0.25(BSC) 0.0098(BSC) Nd 3.5(BSC) 0.1378(BSC) E 3.4 3.6 0.1339 0.1417 E2 2.1 2.3 0.0827 0.0906 E3 0.35(BSC) 0.0138(BSC) E4 0.75(BSC) 0.0295(BSC) L 0.35 0.45 0.0138 0.0177 h 0.2 0.3 0.0079 0.0118 V01 www.microne.com.cn Page 9 of 10 ME2187  本资料内容，随产品的改进，可能会有未经预告之更改。  本资料所记载设计图等因第三者的工业所有权而引发之诸问题，本公司不承担其责任。另外， 应用电路示例为产品之代表性应用说明，非保证批量生产之设计。  本资料内容未经本公司许可，严禁以其他目的加以转载或复制等。  本资料所记载之产品，未经本公司书面许可，不得作为健康器械、医疗器械、防灾器械、瓦 斯关联器械、车辆器械、航空器械及车载器械等对人体产生影响的器械或装置部件使用。  尽管本公司一向致力于提高质量与可靠性，但是半导体产品有可能按照某种概率发生故障或 错误工作。为防止因故障或错误动作而产生人身事故、火灾事故、社会性损害等，请充分留 心冗余设计、火势蔓延对策设计、防止错误动作设计等安全设计。 V01 www.microne.com.cn Page 10 of 10