锂电池升压方案怎么选四款常用芯片实测盘点锂电池单节满电只有 4.2V 左右很多场景却需要稳定的 3.3V 或 5V 输出。升压芯片 therefore 成为电源设计里绕不开的选项。传统 Boost 需要电感体积和 EMI 都是麻烦事电荷泵方案省掉了电感外围更干净在小电流、对空间敏感的产品里用得越来越多。下面把平时接触比较多的四款芯片拉出来做个盘点包括产品定位、典型电路、测试板照片和实测数据方便选型时直接对照。PW4004A锂电池无电感升压到5VPW4004A 是一款电荷泵升压芯片专门把 2.7V~4.5V 的锂电池电压抬到接近 5V适合对体积敏感、电流需求不大的场合。它的工作频率固定在 380kHz输出稳压在 4.95V精度 ±3%。EN 脚拉低后芯片关断电流只有 1μA对电池待机比较友好。外围需要注意的是 CFLY 电容只能选贴片陶瓷电容不能用钽电容或电解电容这类有极性电容。下图是 PW4004A 的典型应用电路。输入端接 10μF 陶瓷电容 CIN输出端同样放 10μF 陶瓷电容 COUTCFLY 取 2.2μF~10μF 的陶瓷电容即可。为了验证实际表现我们搭了测试板并跑了静态电流、输出电压和温升测试。从结果看输入电压从 2.7V 抬到 4.5V 的过程中输出电压基本维持在 4.95V~4.98V转换效率在轻载 50mA 时能达到 85% 左右随着负载电流增加到 200mA 以上效率会逐渐下降到 65% 附近。芯片温度在 200mA 负载、充电 2 分钟后约为 81℃小电流时温升很温和。PW5410A5V输出的低噪声电荷泵PW5410A 同样是无电感电荷泵升压方案固定输出 5V精度 ±4%。它的输入范围比 PW4004A 更宽支持 2.7V~5V输出电流在输入 4.5V 时可以达到 250mA。芯片内部做了低噪声恒频控制并且集成了软启动、短路保护和关断功能关断电流小于 1μA。封装是常见的 6 引脚 SOT-23布局比较紧凑。这款芯片的典型应用也很简洁CIN、COUT 和 CFLY 都推荐用陶瓷电容。典型电路如下图所示EN 高电平开启低电平关闭输出。实测方面我们在 3V、3.7V 和 4.2V 三个输入点做了记录。3V 输入、100mA 输出时效率约 79.6%4.2V 输入、200mA 输出时效率掉到 58.6% 左右。静态电流在空载、输出正常时约 1.6mA~1.9mA温度在 200mA 负载下约 67℃。PW5410B无电感升降压输出3.3VPW5410B 和 PW5410A 同系列但输出固定为 3.3V支持 1.8V~5V 的宽输入范围属于升降压型电荷泵。它适合输入电压可能高于或低于 3.3V 的场景比如两节干电池、锂聚合物电池或者 USB 5V 供电。输出电流在输入 3V 时最高能到 250mA同样具备短路保护、软启动和低关断电流特性。典型电路中CIN 和 COUT 用 2.2μF 陶瓷电容CFLY 也选 2.2μF 陶瓷电容。输入范围从 1.8V 覆盖到 5V输出稳压在 3.3V。实测数据可以看出PW5410B 在输入 2V、输出 80mA 时效率约 75.6%表现不错但当输入升到 5V、同样 80mA 负载时效率下降到 32.8% 左右这说明它更适合输入低于或接近输出电压的场合。静态电流约 355μA~835μA温度在 5V 输入、80mA 负载时达到 86.1℃。PW5100带小电感的高效率同步升压PW5100 走的是另一条路线PFM 同步升压需要外接一颗小电感但换来更高的效率和更大的输出电流。它的输入范围是 0.8V~3.3V输出电压可以在 3.0V~5.0V 之间以 0.1V 步进选择常见的是 3.3V 版本。工作频率 1.2MHz允许使用小尺寸电感和陶瓷电容静态电流约 10μA最大效率可达 95%。这款芯片的典型电路需要一颗 3.3μH~10μH 的电感输入输出各配一颗陶瓷电容。从测试数据来看用 0805-4.7μH 电感时输入 0.9V 可以输出 70mA输入 3V 可以输出 450mA换用 0530-4.7μH 一体成型功率电感后3V 输入下输出电流可以提升到 650mA峰值甚至到 750mA。如果项目对电流要求较高PW5100 比电荷泵方案更合适。需要说明一下 EN 控制逻辑PW5100 的 EN 是关闭升压功能不是把输出拉到 0V。如果需要真正的关断输出为 0可以选择 PW51033.3V 固定输出或 PW51505V 固定输出。选型建议如果项目电流不大、空间受限、不想处理电感优先考虑 PW4004A、PW5410A 或 PW5410B 这类电荷泵方案。PW4004A 更适合纯锂电池升 5VPW5410A 电流能力稍强、输入范围更宽PW5410B 则解决输入高于或低于 3.3V 的升降压问题。如果电流需求超过 200mA或者对效率要求很高PW5100 带小电感的方案会是更稳的选择只是布板时要考虑电感和 EMI。
无电感锂电池升压IC输出3.3V和输出5V无需电感的升压芯片
锂电池升压方案怎么选四款常用芯片实测盘点锂电池单节满电只有 4.2V 左右很多场景却需要稳定的 3.3V 或 5V 输出。升压芯片 therefore 成为电源设计里绕不开的选项。传统 Boost 需要电感体积和 EMI 都是麻烦事电荷泵方案省掉了电感外围更干净在小电流、对空间敏感的产品里用得越来越多。下面把平时接触比较多的四款芯片拉出来做个盘点包括产品定位、典型电路、测试板照片和实测数据方便选型时直接对照。PW4004A锂电池无电感升压到5VPW4004A 是一款电荷泵升压芯片专门把 2.7V~4.5V 的锂电池电压抬到接近 5V适合对体积敏感、电流需求不大的场合。它的工作频率固定在 380kHz输出稳压在 4.95V精度 ±3%。EN 脚拉低后芯片关断电流只有 1μA对电池待机比较友好。外围需要注意的是 CFLY 电容只能选贴片陶瓷电容不能用钽电容或电解电容这类有极性电容。下图是 PW4004A 的典型应用电路。输入端接 10μF 陶瓷电容 CIN输出端同样放 10μF 陶瓷电容 COUTCFLY 取 2.2μF~10μF 的陶瓷电容即可。为了验证实际表现我们搭了测试板并跑了静态电流、输出电压和温升测试。从结果看输入电压从 2.7V 抬到 4.5V 的过程中输出电压基本维持在 4.95V~4.98V转换效率在轻载 50mA 时能达到 85% 左右随着负载电流增加到 200mA 以上效率会逐渐下降到 65% 附近。芯片温度在 200mA 负载、充电 2 分钟后约为 81℃小电流时温升很温和。PW5410A5V输出的低噪声电荷泵PW5410A 同样是无电感电荷泵升压方案固定输出 5V精度 ±4%。它的输入范围比 PW4004A 更宽支持 2.7V~5V输出电流在输入 4.5V 时可以达到 250mA。芯片内部做了低噪声恒频控制并且集成了软启动、短路保护和关断功能关断电流小于 1μA。封装是常见的 6 引脚 SOT-23布局比较紧凑。这款芯片的典型应用也很简洁CIN、COUT 和 CFLY 都推荐用陶瓷电容。典型电路如下图所示EN 高电平开启低电平关闭输出。实测方面我们在 3V、3.7V 和 4.2V 三个输入点做了记录。3V 输入、100mA 输出时效率约 79.6%4.2V 输入、200mA 输出时效率掉到 58.6% 左右。静态电流在空载、输出正常时约 1.6mA~1.9mA温度在 200mA 负载下约 67℃。PW5410B无电感升降压输出3.3VPW5410B 和 PW5410A 同系列但输出固定为 3.3V支持 1.8V~5V 的宽输入范围属于升降压型电荷泵。它适合输入电压可能高于或低于 3.3V 的场景比如两节干电池、锂聚合物电池或者 USB 5V 供电。输出电流在输入 3V 时最高能到 250mA同样具备短路保护、软启动和低关断电流特性。典型电路中CIN 和 COUT 用 2.2μF 陶瓷电容CFLY 也选 2.2μF 陶瓷电容。输入范围从 1.8V 覆盖到 5V输出稳压在 3.3V。实测数据可以看出PW5410B 在输入 2V、输出 80mA 时效率约 75.6%表现不错但当输入升到 5V、同样 80mA 负载时效率下降到 32.8% 左右这说明它更适合输入低于或接近输出电压的场合。静态电流约 355μA~835μA温度在 5V 输入、80mA 负载时达到 86.1℃。PW5100带小电感的高效率同步升压PW5100 走的是另一条路线PFM 同步升压需要外接一颗小电感但换来更高的效率和更大的输出电流。它的输入范围是 0.8V~3.3V输出电压可以在 3.0V~5.0V 之间以 0.1V 步进选择常见的是 3.3V 版本。工作频率 1.2MHz允许使用小尺寸电感和陶瓷电容静态电流约 10μA最大效率可达 95%。这款芯片的典型电路需要一颗 3.3μH~10μH 的电感输入输出各配一颗陶瓷电容。从测试数据来看用 0805-4.7μH 电感时输入 0.9V 可以输出 70mA输入 3V 可以输出 450mA换用 0530-4.7μH 一体成型功率电感后3V 输入下输出电流可以提升到 650mA峰值甚至到 750mA。如果项目对电流要求较高PW5100 比电荷泵方案更合适。需要说明一下 EN 控制逻辑PW5100 的 EN 是关闭升压功能不是把输出拉到 0V。如果需要真正的关断输出为 0可以选择 PW51033.3V 固定输出或 PW51505V 固定输出。选型建议如果项目电流不大、空间受限、不想处理电感优先考虑 PW4004A、PW5410A 或 PW5410B 这类电荷泵方案。PW4004A 更适合纯锂电池升 5VPW5410A 电流能力稍强、输入范围更宽PW5410B 则解决输入高于或低于 3.3V 的升降压问题。如果电流需求超过 200mA或者对效率要求很高PW5100 带小电感的方案会是更稳的选择只是布板时要考虑电感和 EMI。
