DC/DC 升压变换芯片 CMD83 系列 一 概述 CMD83 系列芯片是采用 CMOS 工艺制造的静态电流极低的 VFM 开关型 DC/DC 升压转换器 该芯片由振荡器 VFM 模式控制电路 Lx 开关驱动晶体管 基准电压单元 误差比较放大器 电压 采样电阻及 V LX 限幅电路等组成 CMD83 系列升压转换器采用变频的方式, 因此较国内外同类产品具有更低的纹波 更强的驱动能力 效率高等特点, 应用时外围只需接三个元件 ( 电感 电容及二极管各一个 ) 输入电压最低 0.8V, 并且可以根据要求调整输出电压 3V 6V 可选 二 芯片特性及主要参数该设计产品 CMD83 系列 DC/DC 升压转换器芯片在应用中具有优越的性能 : 1. 外接元件少 : 需肖特基管 电感及电容各一个 ; 外接元件建议选择 : 低直流电阻电感 20~220μH, 钽电容 47~ 200μF, 肖特基二极管 2. 极低的静态电流 : 4uA 3. 低噪声及低纹波 : 纹波典型值为 100mV 4. 驱动能力强 : Vtyp=3.3V, Vin=1.0V 时,Iout=100mA 5. 启动工作电压低 : 最大 0.8V 6. 高效率 : 85%(Typ) Vtyp=3.3V, Vin=3.0V 时,Iout=750mA 7. 封装体积小 : SOT89,SOT23( 窄体 ) 三 应用范围 CMD83 系列芯片适用于要求大驱动能力 低静态电流 低电磁辐射的电池供电设备 : 1 电池供电设备的电源部分 2 玩具 照相机 摄像机 PDA 及手持电话等便携式设备的电源部分 3 要求提供电压比电池所能提供电压高的设备的电源部分 四 命名规则 内置 MOS 管命名 : 外置 MOS 管命名 : 2
五 芯片模型及引脚介绍本设计芯片封装样式如下图, 其引脚说明亦如下表所示 引脚说明 : Vss: 接地引脚 Lx: 开关引脚 ( 或 Ext 外置 Tr) OUT: 升压输出引脚 封装 PIN1 PIN2 PIN3 SOT89 Vss OUT Lx(Ext) SOT23( 窄体, 见封装结构尺寸 ) Vss Lx(Ext) OUT 六 极限参数对地输入电压 V IN 输出电流 Iout 10V 800mA 功耗 P d SOT-23 0.25W SOT-89 0.50 工作温度 T A -40 ~145 导线焊接温度 (10 秒 ) 260 七 工作原理利用电感对能量的存储, 并通过其与输入端电源共同的泄放作用, 从而获得高于输入电压的输出电压 如图 : 3
八 电性能参数其主要参数测试如下表 : 测试条件 :VIN=2.2V,Vss=0V,Iload=10mA,Topt= 25,Cout=100 µf( 胆电容或使用 100uF 电解电容和 0.1uF-1uF 陶瓷电容并联 ),L= 47 µh( 内阻 0.1 欧姆 ) 有特别说明除外 CMD8330( 电路见图一 ): 参数 符号 测试状态 最小值 典型值 最大值 单位 输出电压 Vout 2.925 3.000 3.075 V 开启电压 V start I L =1mA 0.5 0.8 0.9 V V IN :0 0.98V 保持电压 V hold I L =1mA 0.3 0.5 0.6 V V IN :0.98 0V 无负载输入电流 I IN1 V IN =2.2V 空载 6 10 25 µa 静态输入电流 I IN2 2 4 8 µa 开关管导通电流 I LX V LX =0.4V 450 ma 开关管漏电流 I Lxleak V LX =6V 1 µa 振荡频率 F OSC 150 200 250 khz 占空比 Dty 80 % 效率 η 85 % CMD8333: 参数 符号 测试状态 最小值 典型值 最大值 单位 输出电压 Vout 3.217 3.300 3.383 V 开启电压 V start I L =1mA 0.5 0.8 0.9 V V IN :0 0.98V 保持电压 V hold I L =1mA 0.3 0.5 0.6 V V IN :0.98 0V 无负载输入电流 I IN1 V IN =2.2V 空载 8 10 25 µa 静态输入电流 I IN2 2 4 8 µa 开关管导通电流 I LX V LX =0.4V 450 ma 开关管漏电流 I Lxleak V LX =6V 1 µa 振荡频率 F OSC 150 200 250 khz 占空比 Dty 80 % 效率 η 85 % 4
CMD8350: 参数 符号 测试状态 最小值 典型值 最大值 单位 输出电压 Vout 4.875 5.000 5.125 V 开启电压 V start I L =1mA 0.5 0.8 0.9 V V IN :0 0.98V 保持电压 V hold I L =1mA 0.5 0.6 V V IN :0.98 0V 无负载输入电流 I IN1 V IN =2.2V 空载 8 15 25 µa 静态输入电流 I IN2 2 4 8 µa 开关管导通电流 I LX V LX =0.4V 570 ma 开关管漏电流 I Lxleak V LX =6V 1 µa 振荡频率 F OSC 150 200 250 khz 占空比 Dty 80 % 效率 η 85 % CMD8356X( 电路见图二 ): 参数 符号 测试状态 最小值 典型值 最大值 单位 输出电压 Vout 5.460 5.600 5.740 V 无负载输入电流 I IN1 V IN =2.2V 空载 8 15 25 µa 静态输入电流 I IN2 1 4 8 µa CMOS 驱动输出管 I EXT N V DS =0.4V 22 ma 导通电流 I EXT P V DS =-0.4V 20 ma 振荡频率 F OSC 150 200 250 khz 占空比 Dty 80 % 工作特性曲线如下 : 测试条件 :L=47uH( 内阻 0.1 欧姆 ) Cout=100uF( 胆电容或使用 100uF 电解电容和 0.1uF-1uF 陶瓷电容并联 ) 5
九 CMD83 系列升压芯片应用实例 典型应用电路 : L=47uH( 内阻 0.1ohm) Cout=100uF 电解电容并接 0.1uF 陶瓷电容 Diode 为肖特基二极管 CMD8330 典型应用电路 : ( 测试输入电流时, 输入电容 Cin=47uF 必须接入 ) 图一 :CMD8330 典型应用电路 CMD8356X 典型应用电路 ( 外置 NMOS 管为低阈值开启电压, 例 GE2300): 图二 :CMD8356X 典型应用电路 6
升压 / 降压电路 : 降压电路 注 : 以上电路中的启动电路 十 使用注意事项外围电路对 CMD83 系列升压转换芯片性能影响很大, 需合理选择外部器件 : 1) 外接电容值不宜小于 47μF( 电容值过小将导致输出纹波过大 ), 同时要有良好的频率特性 ( 最好 使用钽电容或高频电容 ) 此外, 由于 LX 开关驱动晶体管关断时会产生一尖峰电压, 电容的容压值至少 为设计输出电压的 3 倍 ;( 普通的铝电解电容 ESR 值过高, 所以可选购专门应用于开关式 DC/DC 转换器的 铝电解电容 ) 2) 外接电感值要足够小以便即使在最低输入电压和最短的 LX 开关时间内能够存储足够的能量, 同 时, 电感值又要足够大从而防止在最高输入电压和最长的 LX 开关时间时 ILXMAX 超出最大额定值 此外, 外接电感的直流阻抗要小 容流值要高且工作时不至于达到磁饱和 3) 外接二极管宜选择具有较高切换速度的肖特基二极管 4) 客户若驱动大电流负载 ( 大于 150mA), 而纹波要求不高, 则可以减小电感 (22uH 左右 ); 客户若驱动小电流负载 ( 小于 50mA) 并想得到低纹波的输出电压, 则可增大电感值 7
注意事项 : 1) 该芯片为驱动大负载而设计, 所以外围元器件与芯片距离越小越好, 连线越短越好 特别是接到 OUT 端的元器件应尽量减短与电容的连线长度 ; 2) 特别建议使用钽电容 ; 如果在芯片 OUT 和 Vss 两端并接电解电容时需要并接 0.1-1µ 的陶瓷电容 3)Vss 端应充分接地, 否则芯片内部的零电位会随开关电流而变化, 造成工作状态不稳定 十一 封装结构尺寸图示 8
SOT-23( 窄体 ) 9