深入解析 onsemi FAN48619：低功耗同步升压调节器的卓越之选

在电子设备不断追求小型化、低功耗和高性能的今天，电源管理芯片的性能至关重要。onsemi 推出的 FAN48619 低功耗 PWM 升压调节器，就是一款在电池供电应用中表现出色的产品。下面我们就来详细了解一下这款芯片。

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产品概述

FAN48619 专为从标准单节锂离子电池和先进电池化学物质中提供最小电压调节轨而设计。即使在低于最小系统电池电压的情况下，它也能为 1000 mA 的输出负载电流维持输出电压调节。内置功率晶体管、同步整流和低电源电流的组合，使其非常适合电池供电应用。该芯片采用 9 凸点、0.4 mm 间距、(1.215×1.215 mm) 的晶圆级芯片尺寸封装 (WLCSP)。

特性亮点

电压与负载能力

• 输入电压范围：2.7 V 至 4.5 V，输出电压固定为 5.0 V，最大负载能力达 1000 mA，能满足多种设备的供电需求。
• 高效节能：最高效率可达 97%，有效延长电池续航时间。

功能特性

• 强制直通操作：通过 EN 引脚可实现强制直通操作，方便灵活控制。
• 内部同步整流：提高转换效率，减少能量损耗。
• 真负载断开：在不需要供电时，可实现负载与电源的完全断开，进一步降低功耗。
• 短路保护：保障芯片和电路在短路情况下的安全。
• 外部组件少：仅需三个外部组件，包括 2016（公制）0.47 μH 电感器和 0402 尺寸的输入/输出电容器，简化了电路设计。
• 环保设计：该器件为无铅和无卤产品，符合环保要求。

应用领域

FAN48619 的应用场景广泛，主要包括以下几个方面：

• Class - D 音频放大器：为音频设备提供稳定的电源，保证音质。
• 低电压锂离子电池升压：提升电池输出电压，满足设备对更高电压的需求。
• 智能手机、平板电脑和便携式设备：适用于这些对功耗和体积要求较高的设备。
• RF 应用：为射频电路提供可靠的电源支持。
• NFC 应用：确保近场通信功能的稳定运行。

关键参数与规格

推荐组件

组件	描述	供应商	参数	典型值	单位
L1	20%，5.3 A，2016，1.0 mm 高度	DFE201610E - R47M TOKO	电感	470	nH
DCR（串联电阻）			26	mΩ
CIN	20%，6.3 V，X5R，0402（1005）	C1005X5R0J106M050BC TDK	电容	10	μF
COUT	20%，6.3 V，X5R，0402（1005）	C1005X5R0J106M050BC TDK	电容	10	μF

订购信息

部件编号	V OUT	器件标记	工作温度范围	封装	包装方式
FAN48619UC50X（注 1）	5.0 V	KP	-40 °C 至 85 °C	9 - 凸点，0.4 mm 间距，WLCSP 封装	3000 / 卷带包装

绝对最大额定值

符号	参数	最小值	最大值	单位
V IN	VIN 引脚电压	-0.3	6.0	V
V OUT	VOUT 引脚电压	-0.3	6.0	V
V SW	SW 节点	DC：-0.3 瞬态（10 ns，3 MHz）：-1.0	DC：6.0 瞬态（10 ns，3 MHz）：8.0	V
V CC	其他引脚电压	-0.3	6.0（注 2）	V
ESD	静电放电保护等级	人体模型（ANSI/ESDA/JEDEC JS - 001 - 2012）：2.0 带电设备模型（JESD22 - C101）：1.0		kV
T J	结温	-40	150	°C
T STG	存储温度	-65	150	°C
T L	引脚焊接温度（10 秒）		260	°C

推荐工作条件

符号	参数	最小值	最大值	单位
V IN	电源电压	2.7	4.5	V
I OUT	最大输出电流	1000		mA
T A	环境温度	-40	+85	°C
T J	结温	-40	+125	°C

电气规格

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
POWER SUPPLY				95		μA
VUVLO	欠压锁定（VIN 上升）		2.20			V
VUVLO HYS	欠压锁定迟滞		150		mV
INPUTS
VIH	使能高电压					V
VIL	使能低电压				0.4	V
OUTPUTS
VREG	输出电压精度 DC（注 3）		-2		+2	%
fsw	开关频率		1.8	2.3	2.8	MHz
tss（注 4）	EN 高到 95% 调节	lOUT = 150 mA
RST（注 4）	故障重启定时器			20
RDS(ON)N	N 沟道升压开关 RDS(ON)			63		mΩ
RDS(ON)P	P 沟道同步整流器 RDS(ON)			52		mΩ

工作模式

线性启动（LIN）

当 EN 为高且 (V{IN }>V{UVLO }) 时，调节器首先尝试通过使用来自 VIN 的内部固定电流源使 (V{OUT }) 达到 (V{IN}) 的 300 mV 范围内。如果在 LIN1 模式下 (V{OUT }) 达到 (V{IN}-300 mV)，则启动软启动（SS）模式；否则，LIN1 在 512 μs 后超时，进入 LIN2 模式。

软启动（SS）

LIN 模式成功完成后，调节器开始以升压脉冲切换，电流限制为标称水平的 50%。如果在 SS 斜坡序列中 (V_{OUT }) 未能在 64 μs 内达到调节，则宣布故障。

升压（BST）

这是调节器的正常工作模式。

直通（PT）

用户可通过 EN 引脚强制设备进入直通模式。EN 引脚拉高时，设备以升压模式启动；EN 引脚拉低时，设备进入直通模式。启动时，需将 EN 拉高至少 350 μs 后再拉低，以确保设备可靠进入直通模式。

保护机制

电流限制保护

FAN48619 具有谷底电流限制保护，可防止过载时大电流对 IC 和电感器造成损坏。软启动期间，电流限制减半。

故障状态

在以下情况下，调节器进入故障状态：

• (V_{OUT }) 未能达到从 LIN 模式进入 SS 模式所需的电压。
• (V_{OUT }) 未能达到从 SS 模式进入 BST 模式所需的电压。
• BST 模式下升压电流限制触发 2 ms。
• (V{IN }-V{OUT }>300 mV)（仅在软启动序列成功完成后可能发生）。
• (V{IN }{UVLO })。

故障触发后，调节器停止切换，在 VIN 和 VOUT 之间呈现高阻抗路径。等待 20 ms 后，尝试自动重启。

过温保护

当芯片温度超过 150°C 时，调节器关闭；当芯片冷却约 20°C 时，重新启动。

布局建议

为了获得最佳性能，在 PCB 布局时需要注意以下几点：

• 为了最小化 VOUT 处的尖峰，COUT 必须尽可能靠近 PGND 和 VOUT 放置。
• 为了获得最佳热性能，除 SW 平面外，应最大化所有平面的铜浇铸面积。接地平面应填充所有可用的 PCB 表面积，并通过一组热过孔连接到内部层。

总之，onsemi 的 FAN48619 是一款功能强大、性能优越的升压调节器，在电池供电应用中具有很大的优势。电子工程师在设计相关产品时，可以充分考虑这款芯片的特点和优势，以实现更高效、更稳定的电源管理。大家在使用过程中有没有遇到过类似芯片的一些特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。