XL6000系列升压芯片做SEPIC拓朴指导手册

1、XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司XL6000系列升压芯片做升降压SEPIC拓朴指导手册SEPIC系统设计简介仃些应用盂耍稳定的输出电压，该输出电压可能高或等J也可能低输入电压(Vrn W Vbut或Vbut<Vin),根据这个应用,需要设计一款输入电压宽范曲,输出电压恒定的 方案。SEPIC变换器SEPIC的电气原理简图如图一所示。通常称Z为升降压变换器SEPIC的简单原理如F (如图二)：SEPIC设计4'JWj原边 电感(L1)、制边电感(L2)和位两个电感Z间的串联电容(Cp),某种程度上，可以 把SEPIC设计看作是貝冇隔直流电容(消除输入电斥)的BOOST

2、调节器，允许输出电压高 J或低输入电压。然而，为了复位隔直流电容，允许能磺传递到输出端，在副边放宣了另 一个电感L2«对电路进行分析,会发现Cp上的直流电压等输入电压,当MOSFET(Ql)导通时, Vm为L1充电、Cp为L2充电。± PC3上的电压等输入电压，导通期间每个电感电压 相同。关闭期间,每个电感的放电电压相同输出电压加上D1的导通电压。由J：L1和 L2具有相同的充、放电电压,它们可以具有相同的电感量和纹波电流,但二者的平均电流 相差较大。Q1导通时，D1反偏，只仃输出电容Coin支持输出电流(lout) : Q1断开时，L1的电 感电流流过Cp,与L2电流合并

3、，为输出电容充电并支持lout。通过对方程式进行分析，会 发现电路中L2的电流用支持lout. L1的电流匝新为输出电容充电，补允能杲。即L2的 平均电流等J- lour, |何L1的平均电流等j- IoutXVout/Vuio由SEPIC的原理可推出族木关 系式:VouWin=D/(l-D)o式中D为占空比,且忽略SW及D1等的压降。图：SEPIC转换器电流芯龙半导体SEPIC应用选择表Part NumberFsw(kHz)Vin(V)Vout(V)lout(A)Package TypeMinMaxTypicalXL6007400528120.50SOP8XL6008400528121.00

4、TO252XL6009400528121.50TO263XL6010180524161.50TO263XL6011180521191.50TO220注意事项1, 设计时石耍保证输入电斥符合耍求范閑:2, 输入电压与输出电压之利不能超过10V.SEPIC转换器设计实例以XL6010为实例來设il SEPIC转换器，设计要求如卜所示:输入电床(Vin)： 10V-24V输出电斥(Vout)： 12V输出电流(lout)： 1.5A丿F关频率(Fsw)： 180KHzXL6010是一颗升丿E型DC DC转换器，输入电压范H；l 5V-32V-内置N沟道的MOSFET.其级人开关电流5A,开关频率18

5、0KHz,封装类型TO263-5L,内宣OCP、OTP等保护电路, 工作温度4TC+125°C,内置软启动功能,效率可达94%； 土要应用J PDA供电、便携式 笔记本乍我适配器等领域。Vout=12V Output Current(A) VS Efficiency(%)1000.00.20.40.6081 01.21.41.6Output Current(A)90865040302O($M0ua)0EUJ0输入电压不同,输出恒压12V时系统应用效率图元器件选型在该例中使用XL6010升压型转换器。此设计是在貢流输入电压范由为10-24V时，恒压输出12V,典型输出电流为1.5A。电

6、路如图三所示步骤计算占空比 我们选用Vd为0.5V,Dg_ %+%IN(txnn) + OUT +_12 + 0.5一 10 + 12 + 0.5D mmV + v_ dVwgU + VoUT + V。 _12 + 0.5一 24 + 12 + 0.5=0.342= 0.556步骤2：选择电感输入电感L1的纹波电流为:人V= /z</xZ-x40% ota v r IN Qmm) =1.5xx40%10=0.724电感为:IA = L2 = L0.72x180/: X 0 556=43/HL1峰值电流为:1 Ll(peak)V40%仏 x(产)X(1 +丁)12= 1.5x()X1.21

7、0= 2.16AL2峰值电流为,1 L2(praJl),门 40%、 = /OMrX(1 + )= 1.5xl.2 = 1.80A选用耦介电感L= 47 pH5XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司步骤3：内宣功率MOSFET参数M0SFET峰值电流为:1 Qlpeak)Ll(peak) + L2(peak)= 2.16A + 1.80A= 3.96 A=15(12.10)x12Y io= 1.1 A步骤4：选择输出二极管二极管额定的反向电压必须高fVin+Vout,-极管平均电流等J：满我时的输出电流。选用肖特廉二极管D1 3A40V SMC封装步骤5：选择SEPIC耦合电容Cs的R

8、MS电流为：CS(RMS)= 1.64 A必 /OMfxDmax Cs x Fsw_ 1.5x0.556 6.8/xl80Z:= 0.6814选择一个6.8 uF的陶瓷电容选用陶瓷电容C3=6.8 nF-步骤6：选择输出电容输出电容的RMS电流是:Cout(RMS)7XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司#XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司= 1.644假定纹波是输出电压12V的2%。输出电容的ESR值为：以及电容值为：ESRCout> oM一八 0.5x7 _1.5" 0.02x12x180=39“ 尸三 小5Ll(peak) + Ll( peak)_ 0

9、.02x12x0.5一 2.16 + 1.8=38?G使用-片68pF陶瓷电容。或者可以将铝电解和陶瓷电容-起使用，对噪川敏感的应用可包括一个二阶滤波器。选用铝电解CINhOOuF (耐压50V)和陶瓷电容C2=6.8u F步骤7：选择输入电容输入电容的RMS电流是：cin(RMS)=0.208A选用铝电解CIN=330u F (耐压50V)和陶瓷电容C2二6.8 pF步骤&选择反馈电阻R1和R2分别是电阻分压器的末螭电阻值和頂端电阻值。反馈参与电压为1. 25Vo根据公式:VOUT=1. 25*(1+R2/R1)可得,若 R1 二 1.82KQ.则 R1=16KQ；选用精度为1%的精

10、密电阻,?VR1=1.82KQ,最接近的电阻值R2=16KQ#XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司8XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司典型波形图脚波形(内置开关管波形)yorr输出电压 纹波(100m V)原理图XL6010 SEPIC演示板应用电路如图三所示。#XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司引脚描述引脚序号引脚名称描述1GNDGround Pin.2ENEnable Pin. Drive EN pin low to turn off the device, drive it high to turn it on. Floating is default

11、high.3SWPower Switch Output P泊(SW).4VINSupply Voltage Input Pin. XL6010 operates from a 5V to 32V DC voltage. Bypass Vin to GND with a suitably large capacitor to eliminate noise on the in put.5FBFeedback Pin (FB). Through an external resistor divider networkt FB senses the output voltage and regula

12、tes it. The feedback threshold voltage is 1 25V.物料清单名称数量型号描述参数C1, 2,33NTS50X7R1H685MNCC, 1210 X7R CER, TDK6.8pF,50VCIN1UCD1V331MCL1GSCAPACITOR, 1210 X7R CER,TDK330pF,50VCOUT1UCD1V101MCL1GSCAPACITOR, 1210 X7R CER,TDK100pF,50VD11B340DIODE, SMC SCHOTTKY,CENTRAL SEMI3A, 40VR11CRCW08051821FRESISTOR. 0805

13、. VISHAY4.82k QR21CRCW08051603FRESISTOR, 0805, VISHAY16k QL147uH/3APOWER XFR COILCRAFT47uHU11XL6010XLSEMITO2639XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司10XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司PCB布局#XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司#XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司XL6010 SEPIC Demo Circuit121002)3#XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司#XLSEMI®上海芯龙半导体有限公司U(NUOUTGNOUOUT=L- 2SK