电子说
大家好我是做了7年消费类硬件的老吴,最近赶一个手持气体检测仪的项目,要求用2节干电池升3.3V带500mA的传感器负载,关断状态下漏电流不能超过100nA(不然放3个月电池就耗光了),先后试了3款非同步Boost方案,要么效率太低,要么要加额外的肖特基、关断电路,BOM占了半块板,最后锁定了安森美这颗NCP1421,调了3天就过了所有测试,把实测经验和踩过的坑分享给大家,省得大伙走弯路。
文件下载:NCP1421-D.PDF
我当初选型的时候,对比了同等级的5款Boost,这颗的几个特性刚好命中我所有需求:
内置同步管,不用外接肖特基二极管,直接省了一个0603的器件,效率比非同步方案高了6~8个点:我实测2.5V输入转3.3V输出,200mA负载下效率93.8%(和datasheet标得94%几乎没差),500mA满载也有87.5%,两节干电池带负载的续航比之前的方案直接多了40%。
之前用的别的升压,关断之后电池到输出还有个体二极管的通路,漏电流几uA,放两个月电池就没了。这颗的True Cutoff功能关断之后输入输出完全断开,我用皮安表实测关断电流才52nA,符合datasheet的典型值,设备放半年都不会跑电。
之前做非同步Boost,DCM模式下LX脚的振铃能到2倍输出电压,EMI辐射测试次次卡线,要加RC缓冲电路。这颗内置的振铃抑制,我实测LX脚的振铃不到0.3V,不用加额外缓冲就能过Class B的EMI测试,省了好多调试时间。
1.2MHz的开关频率,选5.6uH的功率电感就行,我用的是Sumida CR43的,高度才1mm,加上Micro8 3x3mm的封装,整个升压电路占板面积不到1cm²,太适合小尺寸手持产品了。
额外还自带低电量检测、逐周期过流保护、过热保护,不用额外加保护电路,BOM表算下来比我之前的方案少了5个器件,成本省了2块多。
调这颗芯片没什么大难度,但我踩的几个低级错误给大家提个醒:
输出电压公式是Vout = 1.2V * (1+R1/R2),我一开始为了省功耗选了1M的R2,结果FB引脚的nA级漏电流累积起来,输出电压飘了1.2%,后来换成200k的R2就稳了,精度控制在0.5%以内。
还有反馈线一定要直接从输出电容正极拉到FB引脚,别从功率路径上取,不然功率路径的纹波串进去,输出纹波会大3倍。
官方推荐5.6uH电感,我第一次贪便宜选了个DCR 1Ω的便宜电感,满载效率直接掉到82%,后来换了DCR 0.1Ω的功率电感,效率直接回到87.5%。还有饱和电流要选2A以上的,因为芯片内置的逐周期限流是1.5A,留30%余量不会饱和。
我一开始图便宜用了普通铝电解,ESR 0.5Ω,满载纹波直接干到200mV,后来换成22uF的X7R陶瓷电容(ESR 0.05Ω),纹波直接降到30mV以内,完全满足要求。如果是要转5V输出的,建议选33uF以上的输出电容。
这个引脚是复用的低电平检测+使能,别悬空,我一开始忘了接,导致芯片时不时随机进入关断模式,查了半天才找到问题。如果不用低电量检测功能,直接把这个脚接BAT就行,省两个分压电阻。
| 我量产用的2节干电池转3.3V 500mA的电路,直接抄就行: | 器件 | 参数 | 型号推荐 |
|---|---|---|---|
| 输入电容C1 | 10uF 0603 X7R 10V | 松下ECJ系列 | |
| 输出电容C2 | 22uF 0603 X7R 10V | 松下ECJ系列 | |
| 电感L1 | 5.6uH 饱和电流2A | Sumida CR43系列 | |
| 反馈电阻R1 | 350k 0603 1% | 普通厚膜电阻 | |
| 反馈电阻R2 | 200k 0603 1% | 普通厚膜电阻 | |
| (可选)低电检测分压R3 | 220k 0603 1% | 普通厚膜电阻 | |
| (可选)低电检测分压R4 | 330k 0603 1% | 普通厚膜电阻 | |
| (可选)低电检测上拉R5 | 1M 0603 | 普通厚膜电阻 |
提醒下大家,订货的时候别买错型号:旧款NCP1421DMR2已经停产了,现在只能买无铅版本NCP1421DMR2G,一盘4k个,小批量找代理商都能拿到现货。
这颗芯片我已经用在3个手持类项目上了,调试难度低,坑少,BOM成本低,特别适合1~2节干电池、单节锂电升压到3.3V/5V,带载600mA以内的场景,比如手持仪器、TWS充电仓、小型数码产品的升压电路,大家有类似的需求可以试试,有什么调试问题评论区留言,我看到就回~
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