深入解析FAN48618：2.5 MHz同步升压调节器的卓越性能与应用

在电子设备日益小型化和高性能化的今天，电源管理芯片的性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。今天我们要深入探讨的是安森美（onsemi）推出的FAN48618，一款2.5 MHz的固定输出同步升压调节器，它在电池供电应用中展现出了卓越的性能。

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一、FAN48618概述

FAN48618是一款低功耗升压调节器，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。即使在低于系统最小电池电压的情况下，该设备也能保持输出电压的稳定调节。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。它采用9凸点、0.4 mm间距的晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP），体积小巧，非常适合对空间要求较高的应用。

二、关键特性

2.1 电气特性

• 输入输出电压：输入电压范围为2.7 V至4.8 V，输出电压固定为5.25 V，能够满足大多数设备对5V电源的需求。
• 同步整流：内部同步整流技术提高了转换效率，减少了功率损耗，延长了电池续航时间。
• 负载断开：具备真正的负载断开功能，可在不需要电源时切断负载与电源的连接，进一步降低功耗。
• 短路保护：当输出发生短路时，芯片能够自动保护，防止损坏。

2.2 封装与外部组件

• 封装：采用9凸点、1.215 mm x 1.215 mm、0.4 mm间距的WLCSP封装，尺寸小巧，适合高密度电路板设计。
• 外部组件：仅需要三个外部组件，包括一个2012 0.47 μH电感、一个0402 4.7 μF输入电容和一个0603 22 μF输出电容，简化了电路设计。

三、应用领域

FAN48618的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：

• D类音频放大器和USB OTG电源：为音频放大器和USB OTG功能提供稳定的5V电源，确保音质和数据传输的稳定性。
• 低压锂离子电池升压：可将低电压的锂离子电池电压升高到5V，满足设备对更高电压的需求。
• 智能手机、平板电脑、便携式设备和可穿戴设备：这些设备对电源管理芯片的尺寸和性能要求较高，FAN48618的小巧封装和高效性能正好满足了这些需求。

四、电气规格

4.1 绝对最大额定值

在使用FAN48618时，需要注意其绝对最大额定值，超过这些值可能会损坏设备。例如，VIN引脚的电压范围为 -0.3 V至6.0 V，VOUT引脚的电压范围同样为 -0.3 V至6.0 V等。

4.2 推荐工作条件

推荐的工作条件包括输入电压范围为2.7 V至4.8 V，输出电流最大为1200 mA，环境温度范围为 -40°C至85°C等。在这些条件下，芯片能够正常工作并发挥最佳性能。

4.3 电气特性

• 电源：静态电流在VIN = 3.6 V、IOUT = 0、EN = VIN时为90 - 140 μA，关机状态下电流极低。
• 输入输出：使能引脚的高电平电压为1.2 V，低电平电压为0.4 V；输出电压精度在DC条件下为 -2%至4%。
• 时序：开关频率典型值为2.5 MHz，软启动时间为1000 μs等。

五、功能描述

5.1 工作模式

FAN48618有三种工作模式：线性启动（LIN）模式、软启动（SS）模式和升压（BST）模式。

• LIN模式：当EN为高电平且VIN > VUVLO时，调节器尝试使用内部固定电流源将VOUT提升到接近VIN的水平。
• SS模式：LIN模式成功完成后，调节器开始以升压脉冲进行开关操作，电流限制为标称水平的50%。
• BST模式：这是调节器的正常工作模式，在该模式下，电流模式调制器可实现出色的瞬态响应和CCM与DCM操作之间的平滑过渡。

5.2 启动和关机

当EN为低电平时，所有偏置电路关闭，调节器进入关机模式，此时可防止电流从VIN流向VOUT以及从VOUT流向VIN。启动时，建议将负载电流保持在50 mA以下，直到设备成功启动。

5.3 故障状态

调节器在以下情况下会进入故障状态：VOUT未能达到从LIN模式到SS模式或从SS模式到BST模式所需的电压；升压电流限制在BST模式下触发2 ms；VIN - VOUT > 300 mV；VIN < VUVLO。一旦触发故障，调节器停止开关操作，并在等待20 ms后尝试自动重启。

5.4 过温保护

当芯片温度超过150°C时，调节器会自动关闭，当芯片冷却约20°C后会重新启动。

六、应用信息

6.1 输出电容

小尺寸、高值陶瓷电容的有效电容会随着偏置电压的增加而减小。FAN48618在特定的有效电容值下可保证稳定运行，例如在VOUT = 5.25 V、VIN = 2.7至4.5 V、负载电流为0至1000 mA时，所需的有效电容为5 μF。

6.2 电感选择

推荐的标称电感值为0.47 μH。FAN48618采用谷值电流限制，在过载情况下，电感峰值电流可在短时间内达到3.6 A。

6.3 启动

软启动期间，输入电流限制会限制为COUT和VOUT线上的其他电容充电的电流。如果输出未能在软启动规定的时间内达到调节状态，则会触发故障，电路将关闭并在约20 ms后尝试重启。

6.4 输出电压纹波

输出电压纹波与COUT成反比，可通过增加输出电容来改善纹波性能。最大纹波发生在VIN最小且负载电流最大时。

6.5 布局建议

为了减少VOUT处的尖峰，COUT应尽可能靠近PGND和VOUT放置。为了获得最佳的热性能，除了SW引脚外，应最大化所有平面的铜浇铸面积，特别是接地平面应填充所有可用的PCB表面积，并通过热过孔与内部层连接。

七、总结

FAN48618作为一款高性能的同步升压调节器，凭借其小巧的封装、丰富的功能和出色的性能，在电池供电应用中具有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关产品时，可以充分考虑其特点和优势，以实现更高效、稳定的电源管理方案。大家在实际应用中是否遇到过类似芯片的挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。