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升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器SP6644/6645及其應(yīng)用
摘要：SP6644/6645是Spice公司生產(chǎn)的一種性價比極高的低功耗壓升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。該器件可廣泛應(yīng)用于傳呼機、遙控裝置、定點設(shè)置、醫(yī)療監(jiān)視器等低功耗便攜式終端產(chǎn)品的電源系統(tǒng)中。文中介紹了SP6644//6645的一般結(jié)構(gòu)、使用技巧及其性能特點，給出了SP6644/6645典型應(yīng)用電路及外接元件的參數(shù)選擇方法。1 引言
目前，各類小功耗消費電子產(chǎn)品及便攜式儀器儀表已得到廣泛的應(yīng)用，其中電源構(gòu)成是其整體設(shè)計中極為關(guān)鍵的一環(huán)。對此類電源的設(shè)計除要求有特定的輸入輸出電壓電流等級外，還需要其具有噪聲低、紋波小、體積小、效率高以及一定的抗干擾和抗電磁兼容等特性，同時，還往往要求其能夠長期穩(wěn)定可靠地工作。
SP6644/6645是Spice公司生產(chǎn)的一種高效、低功耗升壓型DC-DC變換器，它是目前僅有的能適用于采用一個堿性電池供電的性價比極高的轉(zhuǎn)換器。因而在諸如傳呼機、遙控裝置、定點設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)視器等低功耗便攜式終端產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。SP6646/6645采用μSOIC微小封裝，只需很少的外圍元件即可將一節(jié)電池的電壓從0.98～1.5V提升至2～5.5V，而且具有紋波上、效率高、性價比極高等優(yōu)點，能很好地滿足低壓類升壓器件的市場需求。
圖1 SP6644/6645內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖
2 結(jié)構(gòu)與工作原理
SP6644/6645的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置內(nèi)含一個0.8Ω的同步整流器和一個0.5Ω的N溝道MOSFET功率開關(guān)，同時帶有內(nèi)部參考電壓、PFM（脈沖頻率調(diào)制）電路及低電壓比較器。SP6644/6645管腳功能如下：
VBATT：電池電源輸入端，該引腳在IC內(nèi)部和低電壓比較器的輸入端相連接。
BATTLO：漏極開路低電池輸出端。當(dāng)SP6644（SP6645）的輸入電壓低于1V（2V）時，此引腳具吸收電流的作用。
RLIM：電感峰值電流編程端在此端連接一個電阻可對電路中的電感峰值電流進(jìn)行編程設(shè)定。
SHDN：低電平有效關(guān)機輸入端。
FB：反饋輸入端。
LX：N溝道MOSFET開關(guān)漏極和P溝道同步整流器漏極通過此引腳經(jīng)一電感與VBATT相連。
GND，VOUT：分別為接地腳和電壓輸出端。
2.1 內(nèi)部自益放大電路
SP6644/6645內(nèi)部的低電壓啟動振蕩器可將輸出電壓抬升至1.9V以使主DC-DC轉(zhuǎn)換器正常工作，當(dāng)電池供電電壓較低時，電路可在輕載情況下啟動。如當(dāng)輸入電壓小于1V時，可適當(dāng)減少負(fù)載以確保電路啟動。一旦啟動成功，即使電池電壓降至初始啟動電壓以下，輸出電壓仍可維持負(fù)載的正常運行。啟動振蕩器由VBATT供電，以驅(qū)動一充電電荷泵和NMOS開關(guān)。在啟動過程中，P溝道同步整流器保持關(guān)斷狀態(tài)，其內(nèi)部、外部二極管均用作輸出整流器。
2.2 BATTLO電路
SP6644內(nèi)含一個電壓比較器，其作用是進(jìn)行低電池檢測。若VBATT降至1V以下，BATTLO引腳將會吸收電流，此時BATTLO為漏極開路輸出。SP6645以同樣的方式工作，其門限電壓為2V。
2.3 SP6644的關(guān)斷
將SHDN引腳設(shè)置為邏輯低電平可使SP6644進(jìn)入關(guān)機模式，在此模式下，BATTLO進(jìn)入高阻狀態(tài)，內(nèi)部開關(guān)MOSFET關(guān)斷，同時同步整流器也關(guān)斷以阻止反向電流從輸出流至輸入端。若要禁止關(guān)斷，應(yīng)將SHDN與VBATT相連。
2.4 電池反置保護
SP6644/SP6645在組件功耗限制內(nèi)允許單電池反置。內(nèi)部二極管可將任何反向電流限制在220mA以內(nèi)，以避免對裝置的損壞。但反向電流持續(xù)工作在220mA以上的，將會降低設(shè)備的工作性能。
2.5 PFM電路
脈沖頻率調(diào)制（PFM）電路可提供比傳統(tǒng)脈寬調(diào)制（PWM）轉(zhuǎn)換器更高的工作效率。
3 SP6644/6645的主要性能指標(biāo)
SP6644/6645的主要性能參數(shù)如下：
工作溫度：-40～ 85℃；
典型工作效率：88%；
典型功耗：390mW；
啟動輸入電壓：0.82V；
輸入電壓范圍：0.3～3.3V或3.3V±4%；
輸出電壓范圍：2.0～5.5V；
典型輸出電流：190mA；
關(guān)機模式控制電流：5mA。
4 應(yīng)用電路和參數(shù)設(shè)計
4.1 輸出為 3.3V的典型電路
SP6644/6645應(yīng)用電路如圖2所示。將FP直接接地可命名輸出電壓固定工作在 3.3V±4%。該設(shè)計的外圍電路很簡單，它僅有5個器件，即兩個電容，一個電感及兩個電阻。其中電阻RLIM連接RLIM引腳與地之間，電感接到引腳VBATT和LX，這兩個外圍元件對此電路的工作起著至關(guān)重要的作用。
SP6644/6645存在兩種工作狀態(tài)：第一種為電池良好，負(fù)載激活；第二種為電池良好，負(fù)載休眠。在第一種工作狀態(tài)下，SP6644/6645的工作效率為88%，可驅(qū)動幾十個毫安的電流，在第二種工作狀態(tài)下，SP6644/6645具有極小的靜態(tài)電流。處于禁止?fàn)顟B(tài)時，可驅(qū)動幾百個微安的電流。
4.2 輸出電壓可調(diào)應(yīng)用電路
圖3所示是用SP6644/6645設(shè)計的輸出電壓可調(diào)的應(yīng)用電路。圖中，將FB或VOUT和地之間的分壓器相連，通過R1和R2可使輸出電壓在 2V～ 5.5V范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。FB腳可通
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