各位同行,从事电源行业的都清楚;在进行产品选型时,有时着实令人困扰。就以升压(Boost)电路为例,输入电压只有一节电池(3.7V)或两节(7.4V),却要稳定输出9V甚至12V的大电流。以往,我们通常的做法是:先挑一个升压控制器,然后四处寻觅合适的外置MOS管和整流管;在此过程中,需要考量诸多因素,如MOS管的耐压、低边和高边驱动的复杂程度、同步整流的死区时间控制、环路补偿以及散热问题如何解决等。一系列问题处理下来,确实让人焦头烂额。
近期,在处理一个快充移动电源和便携音箱的项目时,我偶然发现了一款芯片——聚能芯半导体的HT7166,仿若开启了一扇全新的大门。在此,我觉得有必要与诸位分享一下。
概述
HT7166是一款高功率、全集成同步升压转换器。它内部集成了16mΩ功率开关管和23mΩ同步整流管,为便携式系统提供高效的小尺寸解决方案。该芯片输入电压范围极宽(2.7V至13V),可完美支持单节或两节锂电池;内部具备10A开关电流能力,输出电压最高可达13V。采用自适应恒定关断时间峰值电流控制拓扑,在中重载下为PWM模式,轻载下自动进入PFM模式,并内部集成了固定4ms软启动,外加14V过压保护、逐周期过流保护和热关断。采用SOP8-PP(带散热焊盘)无铅封装。
性能特点
除了集成MOS,这芯片还有很多亮眼的功能,下面我总结三个方面:
- 大电流,宽压通吃:输入2.7V-13V,固定峰值电流10A。这意味着单节锂电、双节锂电、甚至USB输入它都能轻松应付。12V电压带3A输出毫无压力。
- 效率是真高:官方数据在7.4V升12V带3A时效率高达93%,3.6V升9V带1A也有92%。得益于16mΩ/23mΩ的超低内阻,发热量极小,板子可以做得非常紧凑。轻载时自动切PFM,关断电流仅1uA,极大地延长了便携设备的电池续航。
- 保护功能齐全,外围精简:内部固定600kHz频率,外部只需一个2.2uH电感、几个电容和补偿电阻。其特有的14V输出过压保护、逐周期过流及150℃热关断,极大地提升了系统的可靠性。
优势
用这芯片最大的感受就是“省心”。以往用外置MOS方案,不仅要算驱动电压够不够,还要考虑死区时间、自举电容、PCB大电流回路的寄生参数,费时费力。现在HT7166把这一切都打包好了,外围元件大幅减少,BOM成本降低,PCB布局也简洁很多,真正的“即插即用”。
缺点
当然,世上没有完美的芯片。虽然集成MOS省事,但也牺牲了极限灵活性。首先,它是一颗纯升压芯片,输出电压最高只能到13V(推荐4.5V-13V),如果你的项目需要几十伏的高压输出(比如之前提到的48V),这颗芯片就不适用了。其次,10A的开关峰值电流意味着连续输出功率受到热阻限制,设计时需重点考虑芯片底部的散热焊盘处理。另外,轻载PFM模式下输出纹波会比PWM模式略大一点,不适合对纹波极其敏感的精密模拟电路供电。
应用场景
官方推荐的应用场景非常明确:无线音箱、便携式音箱、快充移动电源、电子烟、USB TYPE-C 电源传输、拉杆音箱、平板电脑、笔记本电脑、POS机终端。我个人的实际经验是,凡是需要将低压锂电升压到5V/9V/12V且需要大电流供能的便携设备,它都是绝佳的选择。
设计事项:画板子时这几点要留意
作为工程师,拿到规格书第一件事不是看特点,而是看“坑”在哪。结合规格书和我的实测,有几点兄弟们画板时要特别注意:
- 电感与电容的选择:电感推荐2.2uH(饱和电流一定要大于实际峰值电流!)。输入和输出电容推荐使用低ESR电容,典型配置是
1uF // 10uF // 10uF // 470uF,必须紧贴引脚放置,以减小电压纹波。 - 反馈电阻精度:输出电压由外部电阻分压器设置,公式为
Vout = 1.204V * (1 + Rup/Rdn)。分压电阻务必用1%精度,以保证电压精准。 - 补偿网络:引脚COMP外接的补偿网络建议默认使用
Rc=56kΩ,Cc=3.3nF。它支持外部补偿,让您可以根据实际环路调整动态响应。 - 大电流走线与散热:大电流路径(VIN、SW、VOUT)的走线必须短而粗!SOP8-PP底部的散热焊盘必须大面积接地并打过热孔。此外,强烈建议在SW节点加一个 RC 吸收电路(1欧姆 + 2.2nF),以有效抑制高频振铃,降低EMI辐射。
- LDO去耦:VCC脚是内部LDO输出,务必接一个2.2uF陶瓷电容以保证内部逻辑稳定。
总结
在如今这个“内卷”的电源行业,降本增效是永远的主题。HT7166这种高集成度、大电流的同步升压方案,无疑给工程师提供了一个更优解。它牺牲了一点极限高压的扩展性,换来了极致的易用性、可靠性和PCB面积的节省。对于那些做便携式音箱、快充电源和各类消费类移动设备的兄弟们,这颗料绝对值得一试!
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