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FP5207 是非同步升压控制 IC，透过 EXT Pin 控制外部 NMOS，输入低启动电压 2.8V 与宽工作电压 5V~24V，
0 a+ }' U! t) b* R: I单节锂电池 3V~4.2V 应用，将 Vout 接到 HVDD Pin；精准的反馈电压 1.2V，内置软启动，工作频率由外部电阻调整；过电流保护，检测电感峰值电流，检测电阻 Rcs 接在开关 NMOS Source 端与地之间。
/ y! n! [8 R+ a( j
FP5207规格书.pdf
(3.51 MB, 下载次数: 1)
FP5207中文应用手册.pdf
(3.43 MB, 下载次数: 1)
z) x: @. F7 z6 i0 T2 O" e特色, _0 U. k% y; _! C! u% D
➢ 启动电压 2.8V
! F) w/ G) w( q( @( i0 `$ t2 a7 O➢ 工作电压范围 5V~24V
1 c( I$ p" I' u➢ 反馈电压 1.2V (±2%)( s% s0 m8 I- j& v
➢ 关机耗电流小于 3μA
# L0 V" A o ?5 L➢ 可调工作频率 100kHz~1000kHz
4 W& N6 n9 }- D; D8 \➢ 内置软启动
3 Y& m" m1 k1 V6 N& v# f2 |➢ 输入低电压保护(UVP)
/ `: \7 Q$ D# o& B3 @$ C➢ 可调过电流保护(OCP). [' e' ~; B D- G3 d( c" V
➢ 过温保护(OTP)
( o, t( E6 P% N& C➢ 封装 SOP-8L(EP)3 }. U l, C2 [1 S- q6 T7 N2 P% [
+ L" G H5 W8 E/ q
应用范围# T O/ B$ g3 ~1 }8 F4 M1 k. b
➢ 蓝牙音响8 f5 m2 t8 j1 t# j& l' [4 a
➢ 充电器( M* B# _' Z" i& s% {' V
➢ 移动电源
) p: m& B4 t+ R2 F1 H➢ 携带式产品
& W P9 K0 l/ e( s, N8 J
# h' o6 {% X m h! K* y* {IC 内部方块图4 x: t- l, C1 F; m. A1 }4 }0 n
$ q, r/ v4 k- u! q
7 L1 }) z- k6 Z0 LPIN 脚描述
( W& b t; o+ a X5 `& U8 SSOP-8L (EP)& A# `0 r+ x! t+ h
+ U3 |* }% s- L$ J7 ~: c% F) X: ^
特性曲线7 X$ N3 B7 Z% F
(环境温度 25°C)应用电路图
3 s, {* }0 [& r) r2 S应用电路图& ?3 Y0 T8 {! r4 D1 C& y& u
应用元件 ➢ C1、C7：输入与输出稳压电容。
/ g0 h5 g& C) T c: W
" R$ A: u# P9 F7 W➢ C2、C6、C8：高频噪声滤波电容。
6 P- X6 Z! n7 b9 i* v➢ C3：输入电源接 HVDD 经过内部稳压管到 VDS 产生 8V，此电压会提供内部电路与 EXT Pin驱动外部 Q2 的闸极，需要加稳压电容。
}; a6 |- S& G! ~# A% ]➢ C4、C5、C13、R1、R5：系统的补偿回路，关系到系统的稳定度。
]5 U( @% H4 g/ J$ \➢ L1：电感具有储能与滤波功用，感值越大电感涟波越小，相对感值越小涟波越大。选用电感
2 K, v+ p: E! Y9 V1 f& L: e$ z6 q需注意电感是否适合高频操作，及电感额定饱和电流值。
& f ^) Z( G. v➢ D1：当 Q2 截止时，D1 萧特基管导通提供电感放电回路。
# a0 L4 d# {' {: g1 r9 a➢ Q2：使用内阻低的 NMOS，Drain 端高电压等于输出 19V，耐压选用 19V 的 1.5 倍。( [2 \9 b& P4 B" c2 f) ?$ C
➢ R3：Vin 与 EN 之间接 200kΩ，自动启动 IC。" b8 u4 I0 ]2 d- P# A1 f
➢ R6：调整工作频率电阻。3 Q3 k$ i, e; Q; @' i4 _- R/ J
➢ R11、R12：分压电阻设定输出电压。 K! U2 B @4 u) Q8 Y* m) e
➢ R8：预留作为 EMI 对策。
8 ~5 p4 o1 o9 h8 {0 k% k/ b➢ Rcs：电感峰值电流检测与过电流保护电阻。
0 ?7 i: U: ?4 g; x( L% M7 e y" E
; j7 N+ t7 i3 I. O) [功能说明
! y2 X) f+ h* q! r5 s+ \' w' wa. 软启动
& }$ U$ ?$ T) ?IC 启动时，利用软启动限制 PWM 占空比，让占空比慢慢打开，避免瞬间输入涌浪电流过大。$ V- E8 E p0 E0 H6 v* v! w
0 C% H3 W# T, f4 r
b. EN 开关控制$ d2 w0 X7 `* g2 h
如下分压电阻 R3、R4 连接 Vin 与 EN，可以调整 FP5207 开启与关闭电压，当 EN 超过 1.5V 开启，EN 低于 1.3V 关闭，迟滞电压 0.2V 可以避免 IC 反覆开关；EN 低于 1.3V 时 EXT PWM 讯号、VDS 电压都会被关闭，HVDD 耗电流小于 3μA；不设定开启与关闭电压，R3 接 200kΩ、 R4 不接，EN 内部拑位电路限制VEN<5.5V，此外 EN Pin 不能空接(悬空)。HVDD 电压低于 5V， 不能使用 R3、R4 控制 EN 开关，例如单节锂电池3V~4.2V，输出端接到 HVDD，当 Vin 降低 EN 关闭，输出不升压，HVDD 趋近 Vin，就会低于 5V。6 \; [: f* x" j/ i$ t) T W
9 q% }# E' @! [7 V4 r; D$ b
& L$ K+ M" c2 t, p6 w: y% xc. 工作频率6 j6 {. b6 V1 Y+ o
RT Pin 与地之间接电阻调整工作频率，频率范围 100kHz ~ 1000kHz，对应电阻 220kΩ ~ 17kΩ；当 RT Pin
9 c. \, h3 q* c2 I) Y. k2 O9 h; B不接电阻(悬空)，FP5207 内部预设频率 150kHz，以下是电阻值对应工作频率图与计算公式。
: F. t4 m9 q9 T) k$ I: b+ I ~
% q( r9 B" p$ H& V. [) x2 ~& s: j: h
2 H( ?) x6 E) X8 k; C; |d. 过电流保护
. Z) ?1 ~# p+ ?过电流检测电阻 RCS 连接 Q2 Source 端与地之间，Q2 打开电感电流通过 RCS 产生 VCS，CS检测 VCS 峰值电压，以下公式计算 RCS，0.085V 是 CS 检测电压下限值，ILP 是电感峰值电流，常数 1.3 是提供 30%的误差范围，避免 RCS,电感,频率误差，而误触发过电流保护。当触发过电流保护，EXT 占空比会缩小，限制电感电流，避免 Q2 损伤。# N$ w$ w4 m9 s
& Z- [- G( E4 p: z) J2 \( H6 p
% }" x$ t( g1 i3 {" c3 s. `电感平均电流(输入电流)9 g( k# I5 x! c2 |& ]5 E3 I5 t! E6 X
$ \$ ]% Z2 `4 _$ {: t9 Y7 C
* J. V0 E8 m( F: \3 [: r' Ze. 过温保护. y. \" _2 ~8 J' K" s. C; h
当 IC 内部芯片温度达到 150℃时，会将 IC 关闭，等温度降低到 120℃再恢复升压。
# a, F! v! `9 e4 ^) |
! O8 G( g5 x, k/ j' `应用说明1 T8 a5 {0 P; \9 u
a. 输入低电压应用/ n1 a! g$ A" H7 {* \* {
输入电压低于 5V，象是单节锂电池应用，将 HVDD Pin 接到 Vout，如果 Vout=5V~8.5V，可以将 VDS Pin接 Vout；双节锂电池 6V~8.4V，HVDD 接输入，也可以将 VDS 接输入，提高 EXT 驱动 MOS Gate 电压，会提升转换效率；输入高于 8.5V，HVDD 接输入，VDS 不接输入。9 D' X( q7 F ?& R% f
: k* B( Q7 w+ [0 W; w6 E+ E) G
b. 电感计算
% g0 a9 D7 T& V2 n/ x& c6 a) Q6 E/ G; u: f( E5 w3 I0 e" f; ?
" E5 s7 A6 w) lc. 电容与萧特基选用$ N+ L0 B, L* c: y
MLCC 陶瓷电容选用 X5R,X7R 材质，不建议使用 Y5V 材质(内阻高，电容值随温度变化大)；萧特基选用低导通电压，平均电流大于输入与电感峰值电流，耐压大于输出电压的 1.5 倍。1 Y L) M5 X3 S+ f
/ s- n8 a* N; @2 |$ `: N1 M9 z( Md. 输出电压设定4 _+ z& e; T6 X# B
输出端到 FB 接 R11，FB 到地接 R12，输出电压计算公式如下，1.2V 是 FB 反馈电压。
5 q% I5 d9 E; Q$ i: x
9 u# j; K$ R; me. 布板说明
9 D. ]: `* ]* t! ^( y' `% o, _6 F; i2 @3 v
8 E5 F" [# `* |➢ 大电流路径走线要粗，铺铜走线最佳。
. U1 W6 P; n- F7 O& Q7 y➢ 开关切换连接点 L1、Q2 的 Drain 端与 D1，走线要短与粗，铺铜走线最佳。
; I2 e) ~$ Z" B( U➢ 输入电容 C6 靠近 HVDD 与 GND Pin，达到稳压与滤波功效。
6 d8 ~/ d3 q5 z7 }& s; K➢ 分压电阻 R11/R12 靠近 FB 与 GND Pin。1 l3 l; V2 g( e9 ?
➢ FB Pin 远离开关切换点 L1、Q2 的 Drain 与 D1，避免受到干扰。
% W7 Q) D0 S8 c➢ 输入电容 C1/C2 的地、输出电容 C7/C8 与 Rcs 的地，铺铜走线，上下层地多打洞连接。
?. c. J5 F) `+ g$ W9 d s➢ 输出电容 C7/C8 的地一定要靠近 Rcs 的地，可以降低开关切换突波，降低输出高频噪声。
) p+ u9 s1 r6 P# M➢ Rcs 靠近 CS 与 GND pin。+ V; p# Y4 @3 C3 d5 D8 B ?
➢ 板子多余空间建议铺地。
! Z2 u8 e8 X! Q( ?# P1 a0 B( ?3 q' r; P: y7 r6 r' Q9 ?
f. EMI 对策
+ p0 L# E, c; i0 N. gR8 磁珠规格如下，R9 与 C9 两者靠近，且要靠近 Q2 的 Drain 与 Source；R10 与 C10 两者靠近，且要靠近D1；输出 L2 磁珠规格如下；输出电容 C8 的地靠近 Rcs 地。测试条件 Vin=9V、Vout=19V、Iout=3A，如下测试结果垂直低标 7.33dB、水平低标 15.33dB。) e W+ I8 |7 l `9 j; r% P
1 `% E9 X2 [# _+ q: ?0 G
b) X- b; Z5 E6 p1 E5 s+ T0 p磁珠 FI321611U601) E1 k* z3 ?9 @& z+ }3 K0 X, j& O
3 |; \5 j/ }" _$ }$ |* U9 c7 K" D% n
$ a5 x. ]7 }* ?( q9 ~3 Y常见问题
, s2 }( B: J3 b) n! I4 R7 ^a. 输出电压不准确, ?7 S7 U, Y2 Z. s4 D6 u& L& H
输出电压设定值与应用板测试值差异大，分压电阻 R11,R12 要靠近 FP5207 的 FB 与 GND Pin，( t6 y' B: _9 E! H) R# {( ?1 o
GND Pin 在底部散热片，单层板走线需要特别注意，且要远离 L1,Q2 的 Drain 与 D1 开关切换点。
; I) O5 x( C6 V. Q( l S% ]. s7 n* X) K; l$ ]
" Z$ G* @6 r" I) yb. 过电流保护误动作; X# E: D6 s" y+ S" e$ t0 j% A
设定过电流保护值与应用板测试值差异大，侦测电阻 RCS 要靠近 FP5207 的 CS 与 GND Pin，GND Pin 在% o0 c& O& F+ l
底部散热片，单层板走线需要特别注意。
/ u) h3 {+ X6 `7 }$ p* s# w. h5 Y! N: o& [- U8 y
$ P' O" i1 p- N6 j8 c7 ^c. HVDD 电压低于 5V，不能使用 R3、R4 控制 EN 开关
% A! o T& i/ ?6 q+ [HVDD 电压低于 5V，不能使用 R3、R4 分压电阻连接 Vin 与 EN，设定 EN 开启与关闭电压，例如单节锂电池输入 3V~4.2V，HVDD 是接输出电压，当 Vin 降低 EN 关闭，输出不升压，HVDD趋近 Vin，就会低于 5V。
) [& o$ ?' Y6 j, X! w: J: Q, T3 r
9 e2 U2 w" E6 P' Q% y3 G) b/ ~5 [) l4 \, J- Q7 O' E& q
大瓦数应用范例
/ M4 W a) V* ~a. 应用板& s3 o( Y$ H& P- x5 E' w a& ]
# _: K( ~. Z0 r! D* i% I! H& l+ A0 g5 b
b. 应用电路& p2 Q( }% \- p8 B) I, n# t6 C
/ I8 @6 p* C4 h" `8 v3 o! h/ R1 C
c. 量测数值# h# A2 V: Z" S3 C, j. x
Vin=12V、Vout=33V、Iout=6.1A、输出功率 200W (环温 25℃)
& P$ l- H# I$ Y* {3 c. t1 s) X工作频率 :115kHz7 X$ k1 E! f# p' a
转换效率 :95.8%1 r0 `6 k& p8 q6 U* u2 ]. O
输出纹波 :250mV
8 f0 e2 ?/ Z) q, l元件温度  1=71℃、Q1=69℃、Q2=75℃、D1=82℃、D2=78℃、Rcs/Rcs1=81℃
& U% @; `& ^7 b' v
& }9 X3 s$ }# D8 t) K I6 Nd. PCB Layout/ x- k/ W/ E' s! A6 A
* ]- x R9 P, K0 W* N# n: h. t& J D" b/ N2 J
) V9 z; h; n! M, V& C8 |
+ ^8 D2 {' b8 g4 g+ X1 Z4 U8 |
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发表于 2021-11-3 00:23
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