大電流輸出能力對(duì)小電機(jī)驅(qū)動(dòng)等單節(jié)鋰電池應(yīng)用非常重要，本方案采用HT74153同步降壓轉(zhuǎn)換器，可在PWM/PFM自動(dòng)切換模式下驅(qū)動(dòng)高達(dá)2A的負(fù)載電流，并在空載條件時(shí)降低其待機(jī)電流。方案輸入電壓范圍寬2.5~6.0V，輸出電壓范圍0.6~VDD，100%占空比操作，切換頻率達(dá)1.2MHz，能驅(qū)動(dòng)低壓直流電機(jī)及激光二極管等大電流負(fù)載的應(yīng)用，適用于攜帶式產(chǎn)品如按摩器、玩具及激光投線儀等。

方案特點(diǎn)

方案采用高效率的同步降壓轉(zhuǎn)換器HT74153，可在2.5V~6.0V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作，并集成了100mΩ低導(dǎo)通電阻和整流開(kāi)關(guān)，以降低傳導(dǎo)損耗，同時(shí)允許在應(yīng)用中使用較小的電感和電容。

在PFM遲滯模式下，HT74153通過(guò)在系統(tǒng)待機(jī)期間減少靜態(tài)電流來(lái)延長(zhǎng)電池壽命。在關(guān)機(jī)模式下，HT74153將關(guān)閉操作且只需消耗0.1μA的輸入電流。

HT74153還可提供100%的占空比操作。當(dāng)輸入電源電壓下降至目標(biāo)輸出電壓時(shí)，High-Side MOSFET將始終開(kāi)啟且輸出電壓接近于輸入電壓，延長(zhǎng)電池壽命。

HT74153可根據(jù)輸出電流實(shí)現(xiàn)三種工作模式：PWM模式、PFM模式和關(guān)機(jī)模式。輕載時(shí)該芯片工作在PFM模式，可減少輸入電流損耗并提高效率。在較重的負(fù)載電流時(shí)，可驅(qū)動(dòng)該芯片自動(dòng)進(jìn)入PWM模式，以保持高效率和較好的瞬態(tài)響應(yīng)。在關(guān)機(jī)模式下，HT74153將關(guān)斷所有設(shè)備并將輸入電流損耗降低至0.1μA。

當(dāng)輸入電源電壓降低至目標(biāo)輸出電壓時(shí)，占空比增加到100% 以延長(zhǎng)電池壽命。減小穿過(guò)內(nèi)部High-Side MOSFET和電感的電壓降，輸出電壓會(huì)接近于輸入電壓。在此情況下，由于VOUT下降到95%，使PG信號(hào)被拉低。

在上電啟動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)控制內(nèi)部的軟啟動(dòng)電容充電，可實(shí)現(xiàn)0.7ms的軟啟動(dòng)功能，從而使輸出電壓平穩(wěn)和防止輸入浪涌電流過(guò)大。當(dāng)VIN≥2.1V(VUVLO+)后，EN腳由低到高變化時(shí)軟啟動(dòng)功能才有效。在軟啟動(dòng)過(guò)程中，可忽略O(shè)SP檢測(cè)。啟動(dòng)時(shí)間取決于啟動(dòng)時(shí)的輸出電容和負(fù)載電流。

方案具有過(guò)流保護(hù)(OCP)、輸出短路保護(hù)(OSP)、過(guò)壓保護(hù)(OVP)、過(guò)熱關(guān)機(jī)(OTP)功能：

(1)欠壓鎖定保護(hù)(UVLO)。當(dāng)輸入電壓超過(guò)VUVLO+ 時(shí)，轉(zhuǎn)換器開(kāi)始工作。相反，當(dāng)輸入電壓低于VUVLO-時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出將關(guān)閉。

(2)過(guò)流保護(hù)(OCP)。HT74153提供3.2A(IOCP)峰值電流，用于監(jiān)測(cè)內(nèi)部High-Side開(kāi)關(guān)(P型MOSFET)。當(dāng)檢測(cè)到OCP閾值時(shí)，內(nèi)部High-Side開(kāi)關(guān)關(guān)斷，內(nèi)部Low-Side開(kāi)關(guān)(N型MOSFET)開(kāi)啟，直到下一個(gè)周期到來(lái)。IOCP可用于保護(hù)外部功率電感超過(guò)其飽和電流。當(dāng)發(fā)生OCP保護(hù)功能時(shí)，輸入峰值電流將受到限制且輸出電壓降低。

(3)輸出短路保護(hù)(OSP)。當(dāng)反饋電壓下降至低于300mV時(shí)，該芯片將進(jìn)入輸出短路保護(hù)模式。在輸出短路保護(hù)模式下，該芯片進(jìn)入打嗝模式，此模式下將除能High/Low-Side MOSFET并使內(nèi)部軟啟動(dòng)電容放電。經(jīng)過(guò)TOSP時(shí)間避免熱積聚后，HT74153響應(yīng)軟啟動(dòng)程序，直到輸出短路現(xiàn)象停止。

(4)過(guò)壓保護(hù)(OVP)。當(dāng)反饋電壓VFB超過(guò)660mV(VFB_OVP)時(shí)，HT74153將進(jìn)入過(guò)壓保護(hù)。當(dāng)進(jìn)入過(guò)壓保護(hù)功能時(shí)，High/Low-Side MOSFET將被除能。直到下一個(gè)周期的VFB低于VFB_OVP時(shí)，HT74153才退出過(guò)壓保護(hù)且功率MOSFET開(kāi)始工作。

(5)過(guò)熱關(guān)機(jī)(OTP)。如果結(jié)溫超過(guò)內(nèi)部極限閾值TSHD，芯片將關(guān)閉所有功率MOSFET，直到溫度下降至恢復(fù)溫度THYS以下。

芯齊齊BOM分析

本方案基于HT74153同步降壓轉(zhuǎn)換器，允許在應(yīng)用中使用較小的電感和電容，內(nèi)置肖特基二極管及1μH/2.2μH小型電感的優(yōu)點(diǎn)可有效減少布局面積。

穩(wěn)壓IC HT74153來(lái)自Holtek，可在2.5V~6.0V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作。HT74153提供8-pin SOP-EP及5-pin SOT23兩種封裝。8-pin SOP-EP封裝將系統(tǒng)電源及IC電源獨(dú)立分開(kāi)，用于系統(tǒng)電源噪聲較大的產(chǎn)品，如帶電機(jī)負(fù)載的按摩器及玩具等。對(duì)于有布局空間要求的攜帶式產(chǎn)品，可使用5-pin SOT23封裝。

反饋電阻R1和內(nèi)部補(bǔ)償電容一起設(shè)置反饋環(huán)路帶寬，方案增加47pF的電容將改善發(fā)生負(fù)載瞬態(tài)時(shí)的輸出電壓降。

PCB布線時(shí)，如果在應(yīng)用環(huán)境中有外界干擾或PCB噪聲過(guò)高，從而造成輸出電壓過(guò)高，可將FB引腳電阻設(shè)置為建議值表的1/10，并使用大接地面PCB板，以改善PCB噪聲和提高長(zhǎng)期可靠性。同時(shí)，C3、R1、R2應(yīng)盡可能靠近芯片。其他PCB布線注意事項(xiàng)還有：

1. 輸入/ 輸出電容和電感應(yīng)盡可能靠近IC電路。

2. 確保所有的反饋連接短而直。反饋電阻和補(bǔ)償元件應(yīng)盡可能靠近FB引腳，但不應(yīng)靠近SW節(jié)點(diǎn)，以避免噪聲干擾。

3. L1 應(yīng)放置在盡可能靠近IC的地方，以減小來(lái)自切換節(jié)點(diǎn)的噪聲。

4. 主電流通道采用短而寬的走線，以減少寄生電感和電阻。

審核編輯：湯梓紅