一、硬件架構解析:電流模式升壓 converter 的核心設計
(一)電路拓撲與核心組件
MT3608 采用恒定頻率峰值電流模式升壓(Boost)轉換器架構,核心由以下模塊構成:
集成功率 MOSFET
內置 80mΩ 導通電阻的 N 溝道 MOSFET,漏極(Drain)對應引腳 SW,源極(Source)內部接地。
優勢:減少外部元件數量,降低導通損耗(典型導通損耗 $ P_{MOS} = I_{SW}^2 \times R_{DS(ON)} $,在 2A 負載時僅 0.32W)。
固定頻率振蕩器
1.2MHz 固定開關頻率,支持使用高度 ≤2mm 的小型電感(如 4.7μH 貼片電感體積可小于 3.2mm×3.2mm)。
高頻設計的 trade-off:減小磁元件體積,但需注意 MOSFET 開關損耗($ f_s = 1.2MHz $ 時,每次開關周期約 833ns)。
反饋控制環路
基于 0.6V 帶隙基準電壓(VREF),通過電阻分壓網絡(R1、R2)采樣輸出電壓至 FB 引腳。
誤差放大器放大基準與反饋電壓差,驅動 PWM 比較器調節 MOSFET 導通時間,實現輸出電壓穩定。
(二)控制機制與工作模式
峰值電流模式控制
電流檢測與斜坡補償:在每個開關周期開始時導通 MOSFET,電流檢測放大器監測電感電流,當電流斜坡(含內部補償斜坡)達到誤差放大器輸出電壓時關斷 MOSFET。
亞諧波振蕩抑制:通過在電流檢測信號中疊加斜坡補償,確保占空比 >50% 時系統穩定(如輸入電壓接近輸出電壓時)。
輕載節能模式(PFM)
當負載電流低于閾值(約 100mA,具體取決于輸入輸出電壓)時,自動切換至脈沖頻率調制(PFM)模式:
特點:延長 MOSFET 關斷時間,降低開關頻率至數十 kHz,靜態電流從 PWM 模式的 1.6mA 降至 PFM 模式的 0.1μA(VFB=0.7V 時),提升輕載效率(圖 2 顯示 10mA 負載時效率仍超 85%)。
軟啟動功能
內部集成軟啟動電路,限制啟動時的電感電流上升率,將輸入浪涌電流控制在 2A 以內(典型值),保護電池類電源免受沖擊。
(三)保護功能設計
欠壓鎖定(UVLO)
輸入電壓低于 2V 時關閉轉換器,回差電壓 100mV(即電壓回升至 2.1V 時重新啟動),避免輸入電壓波動時頻繁啟停。
過流保護(OCP)
檢測 MOSFET 電流,超過 4A 峰值時立即關斷,通過內部定時器實現打嗝(Hiccup)模式,故障排除后自動恢復。
過熱保護(OTP)
結溫超過 160°C 時關閉輸出,溫度降至 140°C 以下恢復,SOT23-6 封裝的熱阻約 150°C/W,需通過 PCB 接地層輔助散熱。
二、元器件參數細節:從極限值到電氣特性的工程解讀
(一)絕對最大額定值(安全工作邊界)
參數 | 數值 | 工 |
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