探索FAN48610：2.5 MHz固定输出同步TINYBOOST稳压器的卓越性能

在电子设备小型化和高效化的发展趋势下，电源管理芯片的性能和尺寸成为了关键因素。今天，我们将深入探讨安森美（onsemi）的FAN48610——一款2.5 MHz固定输出同步TINYBOOST稳压器，看看它如何在电池供电应用中脱颖而出。

文件下载：FAN48610CN-D.PDF

一、FAN48610概述

FAN48610是一款专为低功耗设计的升压调节器，它能够从标准单节锂离子电池和高级电池化学中提供最低的电压调节轨。即使在低于最小系统电池电压的情况下，该器件也能保持最小输出负载电流1.0A的输出电压调节。其内置功率晶体管、同步整流以及低源电流的完美融合，使其成为电池供电应用的理想选择。此外，它采用了9凸块、0.4mm间距的晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP），进一步减小了体积。

二、关键特性剖析

1. 电压范围

输入电压范围为2.5V至4.8V，输出电压范围为3.0V至5.0V，能够满足多种应用场景的需求。当输出电压为5.0V时，输入电压大于等于2.5V时，输出电流可达到1A；输入电压大于等于3.0V时，输出电流可达到1.5A。

2. 能效表现

能效高达94%，这意味着在转换过程中能够有效减少能量损耗，提高电池的使用效率，延长设备的续航时间。

3. 保护功能

• 内部同步整流器：提高了转换效率，减少了功耗。
• 负载真正断开的软启动：避免了启动时的电流冲击，保护了电路和负载。
• 短路保护：当输出短路时，能够及时切断电路，防止芯片损坏。

  4. 外部元件少

  仅需要三个外部元件，包括一个2016 0.47μH电感和0603外壳大小的输入/输出电容，总应用电路板解决方案尺寸小于11mm²，大大节省了电路板空间。

三、应用领域广泛

1. D类音频放大器和USB OTG电源

为D类音频放大器提供稳定的电源，确保音频质量；同时，满足USB OTG电源的需求，实现设备之间的数据传输和充电。

2. 低压锂离子电池升压

能够将低压锂离子电池的电压升高，为设备提供合适的工作电压，适用于智能手机、平板电脑、便携设备和可穿戴电子等。

四、引脚配置与电气特性

1. 引脚定义

引脚号	名称	说明
A1, A2	VOUT	输出电压，直接连接到$C_{OUT}$
A3	VIN	输入电压，连接到锂离子输入电源和栅极驱动器的偏压电源
B1, B2	SW	开关节点，连接至电感
B3	EN	使能，该引脚为高电平时，使能该电路
C1, C2	PGND	电源地，是IC的电源返回，$C_{OUT}$电容应使用可能的最短路径返回到这些引脚
C3	AGND	模拟地，用于IC的信号接地参考，在单个点连接到PGND

2. 电气特性

在不同的工作条件下，FAN48610展现出了稳定的性能。例如，在输入电压为3.6V，输出电流为0A，使能引脚EN连接到输入电压时，静态电流典型值为125μA；关断时，电流仅为10μA。此外，还具备欠压锁定、输出电压精度、开关频率等多种电气特性，为工程师的设计提供了丰富的参数参考。

五、工作模式与启动过程

1. 工作模式

Mode	说明	调用时间点
LIN	线性启动	$V{IN} > V{OUT}$
SS	升压软启动	$V{IN} < V{OUT} < V_{OUT(TARGET)}$
BST	升压操作模式	$V{OUT} = V{OUT(TARGET)}$
PT	导通模式	$V{IN} > V{OUT(TARGET)}$

2. 启动过程

当EN为高电平且$V{IN} > V{UVLO}$时，稳压器先尝试使用来自$V{IN}$的内部固定电流源使$V{OUT}$在$V{IN}$的300mV内。如果$V{OUT}$在LIN1模式期间达到$V{IN} - 300$mV，将启动SS模式；否则，512μs后LIN1将超时，并进入LIN2模式。在LIN2模式中，如果$V{OUT}$在1024μs后未能达到$V{IN} - 300$mV，将宣布故障状况，并且器件等待20ms尝试自动重新启动。成功完成LIN模式后，稳压器开始使用限制为标称电平50%的升压脉冲电流开关，进入SS模式。当$V{OUT}$达到目标电压时，进入BST模式。在正常操作中，如果$V{IN}$高于目标$V{OUT}$，器件自动从升压模式转换为导通模式。

六、应用信息与布局建议

1. 输出电容

小型高价值陶瓷电容器的有效电容会随着偏置电压的增大而减小。FAN48610确保稳定运行所需的最小有效电容（$C{EFF(MIN)}$）在不同工作条件下有所不同。例如，当输出电压为5.0V，输入电压在2.5至4.5V之间，负载电流在0至1000mA之间时，$C{EFF(MIN)}$为3.0μF。

2. 电感选型

推荐的标称电感值为0.47μH。FAN48610采用谷底限流，因此峰值电感电流在过载条件下达到3.8A持续小段时间。由于饱和影响，电感电流纹波在高负载下会变得更高。

3. 输出电压纹波

输出电压纹波与$C_{OUT}$成反比。为实现更好的纹波性能，可添加更多输出电容。

4. 推荐布局

为最小化$V{OUT}$的尖峰，$C{OUT}$必须尽可能放在靠近PGND和$V_{OUT}$的位置。同时，除了SW之外，应最大限度地提高所有其他平面的铜铺面积，尤其接地铜铺应该填满所有可用的PCB表面，并利用散热孔群集与内层连接起来。

七、总结

FAN48610以其出色的性能、紧凑的封装和丰富的功能，为电池供电应用提供了一个优秀的电源管理解决方案。无论是在能效、保护功能还是应用灵活性方面，都表现出了卓越的品质。作为电子工程师，我们可以充分利用FAN48610的特点，设计出更加高效、稳定的电子设备。在实际应用中，你是否遇到过类似电源管理芯片的挑战？你是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。