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DCDC芯片,boost升压电路设计,MT3608 芯片深度解析:从架构到设计的全维度技术手册

一、硬件架构解析:电流模式升压 converter 的核心设计

(一)电路拓扑与核心组件

MT3608 采用恒定频率峰值电流模式升压(Boost)转换器架构,核心由以下模块构成:

集成功率 MOSFET

内置 80mΩ 导通电阻的 N 沟道 MOSFET,漏极(Drain)对应引脚 SW,源极(Source)内部接地。

优势:减少外部元件数量,降低导通损耗(典型导通损耗 $ P_{MOS} = I_{SW}^2 \times R_{DS(ON)} $,在 2A 负载时仅 0.32W)。

固定频率振荡器

1.2MHz 固定开关频率,支持使用高度 ≤2mm 的小型电感(如 4.7μH 贴片电感体积可小于 3.2mm×3.2mm)。

高频设计的 trade-off:减小磁元件体积,但需注意 MOSFET 开关损耗($ f_s = 1.2MHz $ 时,每次开关周期约 833ns)。

反馈控制环路

基于 0.6V 带隙基准电压(VREF),通过电阻分压网络(R1、R2)采样输出电压至 FB 引脚。

误差放大器放大基准与反馈电压差,驱动 PWM 比较器调节 MOSFET 导通时间,实现输出电压稳定。
在这里插入图片描述

(二)控制机制与工作模式

峰值电流模式控制

电流检测与斜坡补偿:在每个开关周期开始时导通 MOSFET,电流检测放大器监测电感电流,当电流斜坡(含内部补偿斜坡)达到误差放大器输出电压时关断 MOSFET。

亚谐波振荡抑制:通过在电流检测信号中叠加斜坡补偿,确保占空比 >50% 时系统稳定(如输入电压接近输出电压时)。

轻载节能模式(PFM)

当负载电流低于阈值(约 100mA,具体取决于输入输出电压)时,自动切换至脉冲频率调制(PFM)模式:

特点:延长 MOSFET 关断时间,降低开关频率至数十 kHz,静态电流从 PWM 模式的 1.6mA 降至 PFM 模式的 0.1μA(VFB=0.7V 时),提升轻载效率(图 2 显示 10mA 负载时效率仍超 85%)。

软启动功能

内部集成软启动电路,限制启动时的电感电流上升率,将输入浪涌电流控制在 2A 以内(典型值),保护电池类电源免受冲击。

(三)保护功能设计

欠压锁定(UVLO)

输入电压低于 2V 时关闭转换器,回差电压 100mV(即电压回升至 2.1V 时重新启动),避免输入电压波动时频繁启停。

过流保护(OCP)

检测 MOSFET 电流,超过 4A 峰值时立即关断,通过内部定时器实现打嗝(Hiccup)模式,故障排除后自动恢复。

过热保护(OTP)

结温超过 160°C 时关闭输出,温度降至 140°C 以下恢复,SOT23-6 封装的热阻约 150°C/W,需通过 PCB 接地层辅助散热。

二、元器件参数细节:从极限值到电气特性的工程解读

(一)绝对最大额定值(安全工作边界)

参数数值

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