SD6303E33C

SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 特点 概述  最高工作频率：300KHz SD6303 系列产品是一种高效率、低 纹波、工作频率高的 PFM 升压 DC-DC 变 换器。  输出电压：2.5V~5.0V（步进 0.1V）  低起动电压：0.8V(1mA) SD6303 系列产品仅需要四个外围元 器件，就可完成将低输入的电池电压变换 升压到所需的工作电压，非常适合于便携 式 1～4 节普通电池应用的场合。  输出精度：优于±2.5%  最高效率：89%  输出电流：大于 300mA (Vi=2.5V， Vo=3.3V) 电路采用了高性能、低功耗的参考电 压电路结构，同时在生产中引入修正技术， 保证了输出电压的高输出精度及低温度漂 移。输出电压精度优于±2.5%，最高效率 可达 89%。  低纹波，低噪声  只需四个外围元件 应用领域 SD6303 系列产品总共有四种封装形 式：SOT23、SOT23-5、SOT89-3 和 TO-92。 其中，SOT23-5 封装内置了 EN 使能端， 可控制变换器的工作状态，当 EN 使能端 输入为低电平时，芯片处于关断省电状态， 功耗降至最小。  1～3 个干电池的电子设备。  LED 手电筒、LED 灯、血压计  电子词典、汽车防盗器、充电器、VCR、 PDA 等手持电子设备 典型应用电路图 L1 L1 D1 VIN VOUT D1 VIN VOUT LX COUT VOUT CIN M1 EXT S D6303 CIN S D6303 LX VOUT COUT EN GND GND (a) 内置 MOS 开关管 (b) 外置 MOS 开关管 图 1： SD6303 典型应用电路图 1 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 订货信息 产品型号 SD 6303XXXX 封装形式： A：SOT23 B：SOT23-5 C：SOT89-3 PO：TO-92 输出电压： 25：2.5V 26：2.6V … 50：5.0V 开关管形式： E：内置MOS开关管 L：外置MOS开关管 丝印 XXXX 批号 输出电压： 25：2.5V 26：2.6V … 50：5.0V 封装形式： E：SOT23或SOT89-3 L：SOT23-5 2 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 封装及管脚分配 VOUT 3 LX GND 5 4 EXXX LXXX 1 2 1 2 3 GND LX EN VOUT NC SD 6303EXXT (SOT23-5) SD 6303EXXT (SOT23) LX GND 5 4 LXXX EXXX 1 2 3 GND VOUT LX 1 2 3 EN VOUT EXT SD 6303LXXT SD 6303EXXT (SOT89-3) (SOT23-5) 1 2 3 GND VOUT LX SD 6303LXXPO (TO-92) 3 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 管脚定义 产品型号、封装和管脚号 管脚 名称 SD6303 EXXT SD6303 SD6303 SD6303 SD6303 管脚 EXXPO 类型 描述 LXXF EXXT SOT23 EXXT SOT23-5 SOT23-5 SOT89-3 TO-92 LX 2 5 5 3 3 输出 开关信号输出端 EXT - - 3 - - 输出 外围 MOS 管的 输出驱动端 VOUT 3 2 2 2 2 输入 输入电压 EN - 1 1 - - 输入 芯片使能端，高 电平有效 GND 1 4 4 1 1 地 电源地 NC - 3 - - - 悬空 悬空不连接 内部电路方框图 限流比较器 VOUT LX 误差放大器 EXT 缓冲器 PFM控制 1.24V EN 芯片使能 控制 振荡器 带隙基准 GND 图 2：SD6303 的内部电路方框图 4 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING 极限参数 SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 （注 1） 参数 符 号 说明 VMAX VOUT 和 VLX 端的最大电压值 VMIN_MAX 在 EN 端的电压范围 ILX_MAX 最小值 最大值 单位 7 V VOUT+0.3 V LX 端最大电流 1000 mA PSOT-23 SOT-23 封装最大功耗 0.25 W PSOT-23-5 SOT-23-5 封装最大功耗 0.25 W PSOT-89-3 SOT-89-3 封装最大功耗 0.5 W TA 工作温度范围 -20 85 o TSTG 存储温度范围 -40 125 o TSD 焊接温度范围（时间少于 30 秒） 230 240 o VESD 静电耐压值（人体模型） 电压 电流 最大功耗 温度 ESD -0.3 2000 C P C P P 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。 5 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 电气特性 除非特别说明，TA =25oC，CIN =47uF，COUT =100uF，L1 =47uH P 参数 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 电源电压 输入电压 VINMAX 启动电压 VSTART 保持电压 VHOLD 0.7 ILOAD =1mA VIN 从 0V 到 2V ILOAD=1mA VIN 从 2V 到 0V VOUT V 0.8 V 0.6 V 电源电流 限流值 ILIMIT 无负载输入电流 IIN0 VIN =1.8V，VOUT =3.3V 待机输入电流 IINQ 无负载，EN 为低电平 600 800 1000 mA 15 uA 1 uA 2.5 % 输出电压 输出电压精度 △VOUT -2.5 EN 使能端输入 EN“高”电压值 V 0.4*VOUT EN“低”电压值 0.2 V EN“高”输入电流 0.1 uA -0.1 EN“低”输入电流 uA 振荡特性 最高振荡频率 FMAX 300 KHz 最大占空比 DCOSC 83 % 6 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 典型曲线 除非特别说明，TA =25oC，VOUT =3.3V，CIN =47uF，COUT =100uF，L1 =47uH P 纹波电压与输出电流特性曲线 启动电压与输出电流特性曲线 45 3.5 40 3 1.5V 2.5 纹波电压(mV) 启动电压(V) 35 2 1.5 1 0.5 2.8V 2.0V 3.3V 30 25 20 15 10 1.2V 5 0 0 0 50 100 150 200 250 0 100 输出电流(mA) 200 300 400 输出电流(mA) 效率与输出电流特性曲线 输出电压与输出电流特性曲线 90 3.31 3.3V 3.26 2.8V 效率(%) 85 2.8V 80 1.2V 1.5V 输出电压(V) 3.3V 3.21 1.5V 3.16 1.2V 3.11 3.06 3.01 2.0V 75 2.0V 2.96 0 100 200 300 400 输出电流(mA) 0 100 200 300 400 输出电流(mA) 7 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 应用指南 工作原理 SD6303 是一款 BOOST 结构、升压型 PFM 控制模式的 DC-DC 变换器。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、过流保护电路以及功率管等。 SD6303 所需的外部元件非常少，只 需要一个电感、一个肖特基二极管和输入 输出电容就可以提供 2.5V~5.0V 的稳定的 低噪声输出电压。 PFM 控制电路是 SD6303 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来调节在单 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 出电压精度达到±2.5%，同时由于参考电 压经过精心的温度补偿设计考虑，使得芯 片输出电压的温度系数小于 100ppm/ oC。 高增益的误差放大器保证了在不同输入电 压和不同负载电流情况下稳定的输出电 压。 P BOOST 结构 DC-DC 转换器的功率 损耗主要是电感的寄生串联电阻、肖特基 二极管的正向导通压降、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，除了用户 选择合适的电感、肖特基二极管和电容外， 芯片内部的功率管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，保证功率管开关时的上升沿和下降 沿很陡，从而大大减小了开关状态时的功 率损耗。 如上所述，电感、肖特基二极管会很 大程度地影响转换效率，电容和电感会影 响输出的纹波。选择合适的电感、电容和 肖特基二极管可以获得高转换效率、低纹 波、低噪声。在讨论之前，定义： D = VOUT - 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需要的最小电 感值 LMIN： D (1 - D ) RL 2 LMIN ≥ (2) 2f 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纹波问 题，在连续电流模式下忽略寄生参数，当 电感值过小时，会造成电感上的电流纹波 过大，造成通过电感、肖特基二极管和芯 片中的功率管的最大电流过大。由于功率 管不是理想的，所以在特别大的电流时在 功率管上的功率损耗会加大， 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） SD6303 的工作频率高达 300KHz，目 的是为了能够减小外部电感尺寸，SD6303 只需要 4.7uH 以上的电感就可以保证正常 8 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 工作，但是输出端如果需要输出大电流负 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， 在大电流负载下，电感上的串联电阻会极 大地影响转换效率，假设电感上的电阻为 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 RLOAD (1 - D ) 2 (3) 例如当输入为 1.5 V，输出为 3.0V， 负载为 20Ω（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。 影响很大，虽然普通的二极管也能够使得 DC-DC 电路工作正常，但是会降低 5~10% 的效率，所以建议使用正向导通电压低、 反应时间快的肖特基二极管，如 1N5817、 1N5819、1N5822 等。 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。但是当电源距离 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，用于减小输 出的噪声。 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 RLOAD * COUT (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 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），可以使用较小的 电容。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。 二极管选择 用于整流的二极管对 DC- DC 的效率 9 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 封装信息 SOT23 封装外形尺寸： 10 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 SOT23-5 封装外形尺寸 11 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 SOT89-3 封装外形尺寸： 12 SD6303_ DS03CN www.shouding.net SHOUDING SD6303 PFM 升压 DC-DC 变换器 TO-92 封装外形尺寸： 13 SD6303_ DS03CN www.shouding.net