MT3608 升压电路:原理、计算与器件选型
示例目标为VIN 5 VVOUT 12 V。一、典型电路与各引脚作用MT3608 是一款固定开关频率约 1.2 MHz 的升压型 DC-DC 转换器。其典型外围电路包括输入电容 CIN、电感 L1、肖特基二极管 D1、输出电容 COUT以及输出电压反馈分压电阻RTOP、RBOT。1. FB反馈输入FB 是反馈输入端。芯片会调节开关占空比使 FB 引脚电压稳定在典型值 0.6 V。2. SW开关节点SW 与芯片内部功率 MOSFET 的漏极相连同时连接电感和肖特基二极管的阳极。它是高速脉冲开关节点。- 内部 MOSFET 导通时SW 被拉低输入电源向电感储能二极管通常反向截止负载主要由输出电容供电。- 内部 MOSFET 关断时电感电流不能突变SW 电压上升电感经二极管向输出电容和负载释放能量。如此反复开关便能得到高于输入电压的输出电压。SW 节点的波形幅度大、变化快PCB 走线应尽量短铜皮面积也不宜过大以减小噪声和电磁干扰。3. EN使能输入EN 是芯片的开关控制端- 高电平芯片工作- 低电平芯片关断。如果不需要外部控制通常可将 EN 直接连接到 VIN自启动。EN 不应悬空因为悬空状态不确定可能受到噪声干扰而误动作。4. VIN 与 GNDVIN 是芯片电源输入端应在 VIN 与 GND 附近放置输入旁路电容。GND 是芯片及整个转换器的参考地。输入电容、输出电容和芯片地之间的高频电流回路要尽可能短。二、输出电压设置输出电压由反馈分压电阻决定VOUT VREF × (1 RTOP / RBOT)VREF ≈ 0.6 V其中- RTOPVOUT 到 FB 之间的上拉电阻- RBOTFB 到 GND 之间的下拉电阻。例如设计通过该支流电路电流小于1mA将 RBOT 取为 1 kΩ要求 VOUT 12 VRTOP RBOT × (VOUT / VREF - 1) 1 kΩ × (12 / 0.6 - 1) 19 kΩ所以 RTOP 19 kΩ、RBOT 1 kΩ 时理论输出约为 12 V。实际电压会受到电阻误差、0.6 V 基准误差、负载及布线等因素影响。还需注意MT3608 只能主动升压不能像降压芯片一样把输出稳定在低于输入的设定值。当输入接近或高于目标输出时输出可能通过电感和二极管跟随输入芯片也不能提供真正的输出断开功能。三、电感选择推荐范围为 4.722 µH。选型时不能只看电感量还要关注- 饱和电流应高于实际峰值电感电流并留出余量- 直流电阻 DCR 越小导通损耗通常越低- 在 1.2 MHz 附近应具有合适的高频特性。电感峰值电流可近似写成IL(PEAK) ≈ IIN(AVG) ΔIL / 2IIN(AVG) ≈ VOUT × IOUT / (VIN × η)ΔIL ≈ VIN × D / (L × fSW)D ≈ 1 - VIN / VOUT其中 η 为效率fSW 约为 1.2 MHz。最终仍应按最小输入电压、最大负载和器件容差校核。四、电容选择- 输入端至少使用约 10 µF 的低 ESR 陶瓷电容紧靠 VIN 与 GND- 输出端至少使用约 22 µF 的低 ESR 陶瓷电容紧靠二极管、输出端与 GND- 可并联 100 nF220 nF 小电容以改善更高频段的旁路但它不能代替主储能电容- 陶瓷电容在直流偏压下有效电容量会下降选型时应查看 DC Bias 曲线并保证耐压有足够余量。五、肖特基二极管选择二极管应使用开关速度快、正向压降低的肖特基二极管。其方向为阳极接 SW阴极接 VOUT。选型主要看两项1.反向耐压反向击穿电压应高于最大输出电压是1.5-2倍并保留瞬态尖峰余量。对于 12 V 输出选 20 V 或更高耐压需结合实际尖峰工程上常留更充分余量。2. 电流能力平均正向电流额定值应高于最大输出电流并留有余量同时还要确认浪涌电流、热阻和温升。二极管在 MOSFET 关断期间承载的瞬时电流接近电感电流因此峰值电流也不能超过其能力。ID(RMS) ≈ √(ID(PEAK) × Iout (电流额定值约等于输出平均电流与峰值电流乘积开根号)六、PCB 布局要点- CIN—L1—内部 MOSFET—GND 的高频回路应尽量短- L1—D1—COUT—GND—内部 MOSFET 的换流回路应尽量小- SW 节点远离 FB 走线和反馈分压电阻- 反馈电阻靠近 FB 放置FB 从输出电容正端安静取样- 输入、输出电容的地端应以短而宽的路径接到芯片地- 大电流走线要足够宽并注意芯片、电感和二极管散热。