数 : 第 1, 共 6 描述 221044A01 是为产品 XL2009 制作的演示板, 用于 DC8V~36V 输入, 输出电压 5V, 输出电流 2.1A 的车充应用演示, 最高转换效率可以达到 93% XL2009 是开关降压型 DC-DC 转换芯片 ; 固定开关频率 180KHz, 可减小外部元器件尺寸, 方便 EMC 设计 芯片具有出色的线性调整率与负载调整率, 输出电压支持 1.25V~32V 间任意调节 芯片内部集成过流保护 过温保护 短路保护等可靠性模块 XL2009 为标准 SOP8 封装, 集成度高, 外围器件少, 应用灵活 DEMO 原理图 FUSE 63V/2A L2 100uH/2A CINA 47uF/50V CINB 47uF/50V C1 105 RCS 14K CC 105 4 SW 5,6 VC 3 2 OCSET XL2009 7,8 1 FB GND D1 B540C R4 33Ω C3 33pF L1 47uH/3A C2 105 VOUT=1.25*(1+R2/R1) COUT 220uF/16V LED R3 1K DZ 6.2V ZENER R2 10K 1% R1 3.3K 1% R5 75K R6 49.9K R7 43.2K R8 49.9K VOUT D- D+ GND USB 引脚介绍 引脚号 引脚名称 引脚描述 1 FB 反馈引脚, 通过外部电阻分压网络, 检测输出电压进行调整 2 OCSET 输出电流设置引脚 3 VC 内部电压调节器旁路电容引脚, 需要在 与 VC 引脚之间连接 1 个 1uF 电容 4 输入电压, 支持 DC8V~36V 宽范围电压操作, 需要在 与 GND 之间并联电解电容以消除噪声 5,6 SW 功率输出 7,8 GND 接地引脚 第 1, 共 6
数 : 第 2, 共 6 输出恒流曲线 : 输出电流曲线 : Output voltage(v) 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Output voltage VS Output current =12V,VOUT=5V,RCS=14K =24V,VOUT=5V,RCS=14K 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Output current(a) Output current(a) 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Output current VS RCS 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 RCS(Kohm) =12V,VOUT=5V =24V,VOUT=5V IOUT=1.0A,RCS=5K IOUT=1.5A,RCS=8K IOUT=1.8A,RCS=11K IOUT=2.1A,RCS=14K IOUT=2.5A,RCS=16K 物料清单 序号 数量 参考位号 说明 生产商型号 生产商 1 3 C1,C2,CC 1uF,50V,Ceramic,X7R,0805 C2012X7R1H105K TDK 2 1 C3 33pF,50V,Ceramic,CH,0603 C1608CH1H330J TDK 3 2 CINA,CINB 47uF,50V,Electrolytic,(6.3*11) YXJ-50V-47uF Rubycon 4 1 COUT 220uF,16V,Electrolytic,(6.3*11) YXJ-16V-220uF Rubycon 5 1 D1 40V,5A,SMC,Schottky Barrier Rectifier B540C DIODES 6 1 DZ 6.2V,500mW,ZENER,MINI MELF ZMM55C6V2 ICM 7 1 FUSE 2A,63V,High Inrush,1206 F1206HI2000V063T AEM 8 1 L1 47uH,3A,(10*4) 9 1 L2 100uH,2A(8*10) 10 1 LED Blue,0805,SMD 11 1 R1 3.3KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 RC0603XR-073301 Yageo 12 1 R2 10KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 RC0603XR-071002 Yageo 13 1 R3 1KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 RC0603XR-071001 Yageo 14 1 R4 33Ω,1%,1/4W,Thick Film,1206 RC1206XR-070330 Yageo 15 1 R5 75KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 RC0603XR-077502 Yageo 16 2 R6,R8 49.9KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 RC0603XR-074992 Yageo 17 1 R7 43.2KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 RC0603XR-074322 Yageo 18 1 RCS 14KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 RC0603XR-071402 Yageo 19 1 U1 36V,3A,BUCK,DC-DC Converter,SOP8 XL2009 XLSEMI 20 1 USB DIP 第 2, 共 6
数 : 第 3, 共 6 性能数据 =8V =12V (V) IIN(A) VOUT(V) IOUT(A) EFF(%) (V) IIN(A) VOUT(V) IOUT(A) EFF(%) 8.036 0.073 5.039 0.1 85.90 12.043 0.052 5.045 0.1 80.56 8.033 0.139 5.039 0.2 90.26 12.031 0.097 5.043 0.2 86.43 8.024 0.204 5.038 0.3 92.33 12.018 0.141 5.042 0.3 89.26 8.015 0.271 5.038 0.4 92.78 12.006 0.186 5.042 0.4 90.31 8.006 0.339 5.038 0.5 92.81 11.994 0.232 5.042 0.5 90.60 7.997 0.407 5.038 0.6 92.87 11.981 0.277 5.042 0.6 91.16 7.988 0.476 5.038 0.7 92.75 11.969 0.324 5.042 0.7 91.01 7.979 0.546 5.038 0.8 92.51 12.018 0.368 5.042 0.8 91.20 7.969 0.616 5.038 0.9 92.37 12.006 0.415 5.042 0.9 91.07 7.960 0.687 5.038 1.0 92.13 11.995 0.462 5.042 1.0 90.98 7.951 0.759 5.038 1.1 91.83 11.983 0.510 5.042 1.1 90.75 7.941 0.832 5.038 1.2 91.50 11.970 0.557 5.042 1.2 90.75 8.049 0.892 5.038 1.3 91.22 11.958 0.606 5.042 1.3 90.45 8.039 0.965 5.038 1.4 90.92 12.047 0.649 5.043 1.4 90.30 8.029 1.040 5.038 1.5 90.50 12.028 0.698 5.042 1.5 90.08 8.019 1.114 5.039 1.6 90.25 12.016 0.747 5.043 1.6 89.89 8.009 1.190 5.038 1.7 89.86 12.003 0.796 5.043 1.7 89.73 7.984 1.269 5.039 1.8 89.52 11.991 0.846 5.043 1.8 89.48 7.974 1.346 5.040 1.9 89.22 11.978 0.896 5.044 1.9 89.30 7.963 1.425 5.040 2.0 88.83 11.967 0.947 5.044 2.0 89.02 7.957 1.504 5.040 2.1 88.44 11.955 0.997 5.043 2.1 88.85 8.021 1.570 5.041 2.2 88.07 12.027 1.041 5.043 2.2 88.61 8.010 1.652 5.042 2.3 87.64 12.014 1.093 5.044 2.3 88.35 8.000 1.733 5.041 2.4 87.26 12.001 1.144 5.044 2.4 88.17 第 3, 共 6
数 : 第 4, 共 6 =24V =36V (V) IIN(A) VOUT(V) IOUT(A) EFF(%) (V) IIN(A) VOUT(V) IOUT(A) EFF(%) 24.08 0.030 5.051 0.1 69.92 36.07 0.023 5.059 0.1 60.98 24.08 0.054 5.051 0.2 77.69 36.06 0.039 5.059 0.2 71.95 24.07 0.076 5.050 0.3 82.82 36.05 0.055 5.058 0.3 76.53 24.07 0.099 5.050 0.4 84.77 36.05 0.070 5.058 0.4 80.17 24.06 0.122 5.050 0.5 86.02 36.05 0.086 5.058 0.5 81.57 24.06 0.145 5.050 0.6 86.85 36.05 0.102 5.059 0.6 82.55 24.05 0.168 5.050 0.7 87.49 36.04 0.118 5.059 0.7 83.27 24.06 0.192 5.050 0.8 87.45 36.04 0.133 5.059 0.8 84.43 24.04 0.215 5.050 0.9 87.93 36.04 0.149 5.060 0.9 84.81 24.03 0.239 5.050 1.0 87.93 36.03 0.165 5.060 1.0 85.11 24.03 0.262 5.050 1.1 88.23 36.03 0.181 5.060 1.1 85.35 24.02 0.286 5.051 1.2 88.23 36.02 0.198 5.060 1.2 85.14 24.01 0.310 5.051 1.3 88.22 36.02 0.213 5.061 1.3 85.75 24.01 0.334 5.051 1.4 88.18 36.02 0.230 5.062 1.4 85.54 24.00 0.358 5.051 1.5 88.18 36.02 0.246 5.062 1.5 85.69 23.99 0.382 5.051 1.6 88.19 35.99 0.262 5.063 1.6 85.91 23.98 0.406 5.051 1.7 88.20 35.99 0.279 5.065 1.7 85.75 23.98 0.431 5.052 1.8 87.99 35.98 0.296 5.064 1.8 85.59 23.98 0.455 5.053 1.9 87.99 35.98 0.312 5.065 1.9 85.73 23.97 0.480 5.053 2.0 87.84 35.97 0.329 5.066 2.0 85.62 23.97 0.504 5.053 2.1 87.84 35.97 0.345 5.066 2.1 85.73 23.96 0.527 5.054 2.2 88.06 35.97 0.362 5.067 2.2 85.61 24.06 0.552 5.054 2.3 87.52 35.97 0.379 5.068 2.3 85.50 24.05 0.577 5.054 2.4 87.41 35.96 0.396 5.067 2.4 85.40 转换效率 : 线性调整率和负载调整率 : 100 Efficiency VS Load current 5.3 Output voltage VS Output current 95 90 5.2 85 Efficiency(%) 80 75 70 65 60 55 50 Vin=8V,Vout=5V Vin=12V,Vout=5V Vin=24V,Vout=5V Vin=36V,Vout=5V Output voltage(v) 5.1 5.0 4.9 4.8 =8V,VOUT=5V,IOUT=0.1A~2.4A =12V,VOUT=5V,IOUT=0.1A~2.4A =24V,VOUT=5V,IOUT=0.1A~2.4A =36V,VOUT=5V,IOUT=0.1A~2.4A 45 40 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 Load current(a) 4.7 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 Output current(a) 第 4, 共 6
数 : 第 5, 共 6 DEMO 实物图 PCB 布局 13mm 21mm 25mm 50mm 21mm 顶层 底层 第 5, 共 6
数 : 第 6, 共 6 应用信息 输入电容选择 在连续模式中, 转换器的输入电流是一组占空比约为 VOUT/ 的方波 为了防止大的瞬态电压, 必须采用针对最大 RMS 电流要求而选择低 ESR( 等效串联电阻 ) 输入电容器 对于大多数的应用,1 个 6.8uF 的输入电容器就足够了, 它的放 置位置尽可能靠近 XL2009 的位置上 最大 RMS 电容器电流由下式给出 : IRMS IMAX* VOUT(-VOUT) 其中, 最大平均输出电流 IMAX 等于峰值电流与 1/2 峰值纹波电流之差, 即 IMAX=ILIM- IL/2 在未使用陶瓷电容 器时, 还建议在输入电容上增加一个 0.1uF 至 1uF 的陶瓷电容器以进行高频去耦 输出电容选择 在输出端应选择低 ESR 电容以减小输出纹波电压, 一般来说, 一旦电容 ESR 得到满足, 电容就足以满足需求 任何 电容器的 ESR 连同其自身容量将为系统产生一个零点,ESR 值越大, 零点位于的频率段越低, 而陶瓷电容的零点处于一个 较高的频率上, 通常可以忽略, 是一种上佳的选择, 但与电解电容相比, 大容量 高耐压陶瓷电容会体积较大, 成本较高, 因此使用 0.1uF 至 1uF 的陶瓷电容与低 ESR 电解电容结合使用是不错的选择 输出电压纹波由下式决定 : 1 VOUT IL* [ESR+ 8*F*COUT ] 式中的 F: 开关频率,COUT: 输出电容, IL: 电感器中的纹波电流 电感选择 虽然电感器并不影响工作频率, 但电感值却对纹波电流有着直接的影响, 电感纹波电流 IL 随着电感值的增加而减小, 并随着 和 VOUT 的升高而增加 用于设定纹波电流的一个合理起始点为 IL =0.3*ILIM, 其中 ILIM 为峰值开关电流 限值 为了保证纹波电流处于一个规定的最大值以下, 应按下式来选择电感值 : 续流二极管 L= VOUT F* IL * [1- VOUT (MAX) ] 续流二极管建议使用肖特基二极管, 比如 B540C 它的额定值为平均正向电流 5A 和反向电压 40V 3A 电流下典型 正向电压为 0.45V 该二极管仅在开关关断期间有电流流过 峰值反向电压等于稳压器的输入电压 在正常工作时平均正向 电流可计算如下 : 典型应用器件快速选择表 ID(AVG)= IOUT(-VOUT) 输出电压 / 电流 CIN L1 D1 R1 R2 COUT RCS 5V/1.0A 47μF/50V 47μH/2A SS34 3.3K 10K 220μF/16V 5K 5V/1.5A 47μF/50V 47μH/2A SS34 3.3K 10K 220μF/16V 8K 5V/2.1A 47μF/50V 47μH/3A SS34 3.3K 10K 220μF/16V 14K PCB 布局指南 1. GND SW VOUT 等功率线, 粗 短 直 ; 2. FB 走线远离电感与肖特基等开关信号地方, 建议使用地线包围 ; 3. 输入电容靠近芯片 与 GND 引脚 第 6, 共 6