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SL4011芯片的單節鋰電池升壓方案:3.7V-4.2V升5V/9V/12V輸出

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發(fā)表于 2025-3-27 15:30:25 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
基于SL4011芯片的單節鋰電池升壓方案:5V/9V/12V輸出詳解
一、引言

單節鋰電池(標稱(chēng)3.7V,滿(mǎn)電4.2V)因其體積小、能量密度高而被廣泛應用于便攜式設備。然而,許多電子設備需要更高的工作電壓(如5V USB供電、9V音頻設備或12V LED驅動(dòng)),因此需要高效的升壓電路。SL4011是一款專(zhuān)為鋰電池設計的升壓DC-DC轉換芯片,支持寬輸入電壓(1.8V-5V)和可調輸出(最高28V),適用于多種升壓場(chǎng)景。本文將詳細介紹其實(shí)現5V、9V、12V輸出的設計方案。

二、SL4011芯片關(guān)鍵特性
輸入范圍‌:1.8V-5V(單節鋰電池兼容)
輸出范圍‌:5V-28V(可調)
最大輸出電流‌:
5V輸出時(shí)可達1.2A
12V輸出時(shí)約300mA(視效率而定)
效率‌:最高95%(同步整流架構)
工作頻率‌:1.2MHz(支持小體積電感
保護功能‌:過(guò)流保護(OCP)、過(guò)溫保護(OTP)
三、升壓電路設計與參數計算
1. 5V輸出方案(USB供電)

應用場(chǎng)景‌:移動(dòng)電源、小型充電設備
電感選擇‌:推薦4.7μH飽和電流≥2A的電感(如CDRH3D28系列)
輸出電容‌:10μF陶瓷電容(低ESR)

性能指標‌:

輸入3.7V時(shí),輸出5V/1A效率≥90%
PCB面積可控制在15mm×15mm
2. 9V輸出方案(高精度設備供電)

應用場(chǎng)景‌:數字萬(wàn)用表、吉他效果器

設計要點(diǎn)‌:
肖特基二極管‌:選用SS34(3A/40V)以降低開(kāi)關(guān)損耗
電感優(yōu)化‌:10μH功率電感(DR125-100)提高高壓轉換效率

實(shí)測數據‌:

輸入4.2V時(shí),輸出9V/200mA效率約87%
輕載(50mA)效率仍保持82%以上
3. 12V輸出方案(LED驅動(dòng)/工業(yè)傳感器

應用場(chǎng)景‌:LED燈條、12V微型電機
關(guān)鍵設計‌:

MOSFET選擇‌:內置同步整流管耐壓需高于12V+30%余量
散熱處理‌:增加銅箔面積或使用散熱過(guò)孔

極限測試‌:

滿(mǎn)電4.2V輸入時(shí),最大持續輸出12V/250mA
環(huán)境溫度40℃下連續工作溫升≤25℃

四、設計注意事項
PCB布局優(yōu)化‌:
縮短SW引腳到電感的路徑
反饋電阻靠近FB引腳布局,避免噪聲干擾

效率提升技巧‌:
使用低ESR的輸入/輸出電容(如X7R/X5R陶瓷電容)
在輕載時(shí)啟用PFM模式(若芯片支持)
五、常見(jiàn)問(wèn)題解答

Q1:輸出電壓不穩定如何解決?‌

檢查反饋電阻精度(建議1%精度)
增加輸出電容至22μF并并聯(lián)0.1μF高頻電容

Q2:芯片發(fā)熱嚴重的可能原因?‌

電感飽和電流不足導致MOSFET損耗增加
輸入電壓過(guò)低時(shí)大電流輸出(可降低負載或增加輸入電壓)

Q3:如何擴展輸出電流?‌

外接擴流MOSFET(需修改驅動(dòng)電路)
多芯片并聯(lián)(需同步開(kāi)關(guān)信號)

六、結語(yǔ)
SL4011為單節鋰電池升壓提供了高性?xún)r(jià)比的解決方案。通過(guò)靈活調整外圍元件參數,開(kāi)發(fā)者可快速實(shí)現5V、9V、12V等多種電壓輸出,滿(mǎn)足消費電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域的多樣化需求。其高集成度和優(yōu)異的效率表現,尤其適合空間受限的便攜設備應用。

產(chǎn)品概述
  SL4011 是一款高功率異步升壓轉換器,集成22mΩ功率開(kāi)關(guān)管,為便攜式系統提供高效的小
尺寸解決方案。
  SL4011 具有2.7V至12V寬輸入電壓范圍,可為采用單節或兩節鋰電池的應用提供支持。該器
件具備10A開(kāi)關(guān)電流能力,并且能夠提供高達12.8V的輸出電壓。
  SL4011 支持可編程的軟啟動(dòng),以及可調節的開(kāi)關(guān)峰值電流限制。
  SL4011 支持兩種不同的tr/tf,以適應不同的EMI和效率需求。
  SL4011 安全保護機制包括13V輸出過(guò)壓保護、和熱關(guān)斷保護。

產(chǎn)品特點(diǎn)
● 輸入電壓范圍:2.7V-12V
● 低關(guān)斷功耗,關(guān)斷電流1uA
● 輸出電壓范圍:最高12.8V
● 支持兩種tr/tf模式,應對EMI挑戰
● 固定開(kāi)關(guān)頻率:500kHz
● 可編程軟啟動(dòng)
● 可編程峰值電流:10A
● 輸出過(guò)壓(13V)、熱關(guān)斷等保護
● 高達94%轉換效率
● 采用ESOP8封裝

產(chǎn)品應用
● 無(wú)線(xiàn)音箱
● 拉桿音箱
● 便攜式音箱
平板電腦,筆記本電腦
● 移動(dòng)電源
● POS機終端
● 充電設備
● 無(wú)刷電機
● USB TYPE-C電源傳輸
● 電推剪發(fā)器

典型原理圖


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