VA7916_DS_1.4.1_CH

VA7916

高效率的直流升压电路

特性

1.0V 启动电压

使用1个碱性电池可以输出100mA/3.3V 90%以上的效率

外加扩流MOSFET 的情况下，输出电流可达到2A 内部或外部开关管，可以灵活选择 500KHz 固定开关频率 关断模式下，近似零工作电流 极少的外围元器件

小型化的SOT23-6封装

应用

1~3节电池供电设备 PDA 或手持仪表 LCD 显示屏

MP3

数码相机

概述

VA7916是一款高效率的直流升压转换电路，具有电流式PWM 控制环路，由误差放大电路、斜波发生器、比较器、驱动器等构成。VA7916在较大的负载范围内可以提供稳定而高效率的工作，并且不需要外部补偿电路。

低于1V 的启动电压，使VA7916非常适用于由1~3节镍氢电池或锂离子电池供电，并且输出电流在300mA 以内的应用场合。较高的开关频率（500KHz ）可以有效地减小外围元器件的尺寸。低静态电流（17μA ）和高效率最大限度地延长了电池的带机时间。VA7916的输出电压是由两个外部分压电阻来调整。VA7916不仅可以使用内部开关管，同时还提供了一个外部开关管的驱动。

VA7916采用小型的6引脚的SOT-23封装。

功能框图

GND

LX

V DD

EN FB

EXT

图-1 VA7916 功能框图

订购信息

[表-1] 订购信息

型号

封装形式

管脚数目

料管&卷带

打印标记

VA7916MER SOT23 6

卷带 VA17

引脚排列

EN

EXT GND 顶视图

SOT23-6

FB

V DD

LX

图-2 VA7916 管脚排列 (不成比例)

引脚描述

[表-2] 引脚描述 引脚名称

引脚序号

引脚功能

EN 1

使能控制端

该引脚接低电平，电路处于关断状态；接高电平，电路处于正常工作状态。 EXT 2

外部开关管（NMOS 或NPN ）驱动端

该功能可以使VA7916拓展到输出高电压或输出大电流的应用场合。 GND 3 接地端 LX 4 电感连接端 V DD

5

电源输入端

内部电路的电源供电端，该引脚需用一个1μF 的陶瓷电容去藕。

FB 6

反馈控制端 输出电压通过外部电阻分压网络连接到该引脚，以调节输出电压。

极限参数

V OUT 、FB 、EN 输入电压..........................-0.3V~+7.0V EXT 端输入电压..................................-0.3V~V DD +0.3V 工作温度T A ..............................................-40℃~+85℃ 贮存温度..................................................-65℃~150℃ 最大结温.............................................................150℃

功耗P D （T A =25℃）

SOT23-6（热阻θJA =260℃/W ）.......................400mW 焊接温度（锡焊，10秒）...................................260℃ ESD （人体模式）..................................................2kV

注: 超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏。以上给出的仅仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标将得不到保证，长期在这种条件下还会影响器件的可靠性。

电气参数

(除非特别注明：V IN =1.5V ，V DD =3.3V ，V OUT =3.3V ，T A = 25℃。)

[表-3] 电气参数

参数名称

符号 测试条件 最小值典型值 最大值 单位

启动电压 V ST

I OUT =

1mA 1.0 V 工作电压范围 V DD 2.5 5.5 V

V DD 过电压保护阈值 V OVP 6.0 V 关断电流

I OFF V EN =0, V DD = 5.5V 0.01 1 μA 开关管关闭模式下电流 I SWITCH-OFF V DD =V EN =5.5V, V FB = 1.0V 17 25 μA 开关管开关模式下电流 I SWITCH V DD =V EN =3.3V, V FB =0 0.38 0.56 0.74 mA 无负载电流 (V IN ) I NO-LOAD 80 μA 反馈基准电压 V FB Close Loop 0.588

0.6

0.612

V

开关频率 f SW 300 500 700 KHz 最大占空比 D MAX

95 %

开关管导通电阻 R DS-ON 0.25 0.50 ? 电流限制 I LIM

1.5

2.0 2.5 A EXT 上拉电阻 4.5 ? EXT 下拉电阻 4.5 ?

EXT 驱动电流

200 mA

最大效率

ηMAX

90 % V IN =1.0V to 3.0V, I OUT =1mA V OUT =3.3V

0.5 1

线性调整率 △V LINE

V IN =1.0V to 4.5V, I OUT =1mA V OUT =5.0V

1.0 1.5 mV/V

V IN =2.5V, I OUT =1 to 100mA, V OUT =3.3V

0.10

负载调整率 △V LOAD

V IN =3.5V, I OUT =1 to 100mA, V OUT =5.0V

0.15

mV/mA

EN 高电平 V ENH V DD =

2.5V~5.5V 0.8 V EN 低电平 V ENL V DD = 2.5V~5.5V 0.3 V 温度系数 TC I OUT =100mA

T=-40℃ to 85℃ 50 ppm/℃ 过热保护阈值 T SD 150

o C

过热保护温度迟滞

T HYS

10 15 20 o

C

功能描述

VA7916是一款高效率的直流升压转换电路。它非常适用于那些由1~3节镍氢电池或1节锂离子/锂聚合物电池供电而又需要恒定较高电压的场合。

负载较轻的情况下，VA7916使用“跳频”工作模式，这样可以有效地提高效率。芯片的电流限制、过温保护、过电压保护等保护电路可以使VA7916更加可靠地工作。

图-3至图-5是它们的典型应用线路，下面对其进行详细描述。

图-3 VA7916

典型应用线路图

图-4 VA7916 典型应用线路图(高输出电压)

Input Output

图-5 VA7916 典型应用线路图(高输出电流)

工作原理

VA7910是通过内部N-MOS主开关管导通/截止和外部的电感L1、D1、输出电容C OUT来共同实现升压的目的。500KHz的振荡频率允许使用一个较小电感，即可实现输入和输出纹波的最小化。

正常状态下，VA7916的工作模式为PWM模式，工作频率保持恒定。由于VA7916内部有电流型反馈补偿电路，芯片不再需要外接补偿元件。参考功能框图，在每个开关周期的开始，由振荡电路来启动内部逻辑电路，使内部N-MOS主开关管导通，这将导致电感L1的电流逐渐增加，LX端被下拉到低电平，输出端由于二极管D1反偏而与LX端分开。这时输出电流是由输出电容来提供。当内部PWM比较器被触发以后，N-MOS 主开关管将转为截止，外部整流二极管D1由于正偏而导通，电感电流将通过D1流到负载和输出电容。电路内部电流限制比较器被触发以后，也将关断N-MOS主开关管，以避免电流太大而损坏电路。下一个振荡周期开始时，将再次打开N-MOS主开关管，同时外部整流二极管也将由于反偏而截止，开始下一个开关周期，如此循环反复。

负载较轻时，VA7916将省略一些开关周期（跳频）；负载非常轻时，将减少工作频率并关闭内部一些电路，以使芯片在较宽的负载范围内保持较高的效率。

EXT引脚可用于驱动外部N-MOS管或NPN管，以满足高输出电压的应用要求。

低电压启动

VA7916可以保证在1.0V的输入电压（包括通过外部肖特基二极管的压降）和1mA负载条件下启动。芯片的启动电压与负载电阻的大小有关，如图-24“启动电压与输出电流关系”所示，芯片可以在不同负载条件下启动。VA916通过最优化的频率和占空比控制N-MOS管的导通和截止，直至V DD端电压超过正常工作电压（约1.8V）。

注: 当V

DD

端电压低于正常工作电压（约1.8V）时，N-MOS管的开关状态不取决于反馈电压。对于图-4

高输出电压应用的情况，芯片是由输入电压供电的，

而不是输出电压。这种情况下，需要保证输入电压从

启动电压（1.0V）升高到正常工作电压（1.8V）的时

间要短于输出电压的启动时间。否则，不能正常控制

输出电压，输出电压可能会升到不可控制的高电压，

直至输入电压超过正常工作电压。因此，在这种情况

下，需要仔细确认输入电压的上升时间。

软启动

当V DD端电压高于正常工作电压时，内部基准源从初始电压升高，软启动电路开始工作，输出电压开始升高至设定电压。软启动功能可以有效控制过冲电压和浪涌电流，同时有足够的带载能力。

V DD/V OUT端过电压保护 (OVP)

当V DD端电压高于过电压保护阈值（V OVP）或输出电压（V OUT）比设定值大于5%时，芯片进入过电压保护状态，关闭内部电路开关，使输出电压降低。当输出电压低于过电压保护阈值，且V DD端电压低于V OVP时，芯片又恢复到正常工作状态。

过热保护 (OTP)

VA7916提供了一个过热保护功能。当芯片的结温达到过热保护阈值（T SD）时，芯片将关断主开关管，当芯片结温降低至过热保护恢复阈值（T SD –T HYS）时，又回到正常工作状态。

关断模式

VA7916提供了一个关断控制引脚（EN端），当该引脚连接到低电平时，电路处于关断模式。此时，电路内部所有单元都被关闭，电池仅有极小的漏电流流过（典型值为100nA）。

注: 在关断模式下，由于肖特基二极管的存在，电池

仍能通过此二极管连接到输出端，如果输出端接有负

载，则此时的电池电流将无法避免。

特性曲线

图-27不同条件下输出纹波

图-28不同条件下输出纹波 图-29不同条件下输出纹波

图-24 频率与供电电压关系

f r e q u e n c y （M H z ）

V DD (V )

V IN =1.0V, V OUT =3.3V@I OUT =10mA

V IN =1.0V, V OUT =3.3V@I OUT =200mA

V IN =1.0V, V OUT =3.3V@I OUT =300mA

V IN=2.0V, V OUT=3.3V@I OUT=10mA V

IN

=2.0V, V OUT=3.3V@I OUT=200mA

图-30不同条件下输出纹波图-31不同条件下输出纹波V IN=2.0V, V OUT=3.3V@I OUT=300mA

V IN=3.0V, V OUT=5.0V@I OUT=10mA

图-32不同条件下输出纹波图-33不同条件下输出纹波V IN=3.0V, V OUT=5.0V@I OUT=200mA

V IN=3.0V, V OUT=5.0V@I OUT=300mA

图-34不同条件下输出纹波图-35不同条件下输出纹波

V IN=2.0V, V OUT=3.3V

V IN=2.0V, V OUT=3.3V

图-36负载瞬态响应图-37负载瞬态响应V IN=3.0V, V OUT=5.0V V IN=3.0V, V OUT=5.0V

图-38负载瞬态响应图-39负载瞬态响应

应用中的几个问题

关于输出电压

输出电压由外接电阻分压网络R1和R2决定，（参照典型应用线路图-3和图-4），V OUT由下式决定：

V OUT=V FB*（1+R1/R2）

R1和R2的取值要考虑静态电流功耗和抗干扰性能。电阻越大，静态电流越小，但是建议（R1+R2）的阻值不要大于5M欧姆。电阻越小，抗噪能力越好，而且对于干扰、布线的寄生效应、FB端漏电、FB端连接等的敏感度更小。

在那些不需要待机模式的应用中，较小的电阻更加适合。而在那些比较关注待机功耗的应用中，需要使用较大的电阻。这样反馈电路对干扰比较敏感，所以布线需要小心，同时尽量避免各种干扰。

关于输出电容C OUT的选择

输出电容C OUT直接关系到电路的效率和输出电压纹波的大小，所以选择C OUT必须非常谨慎。

电解电容或钽电容作为输出电容时，C OUT的范围应在47μF~100μF，同时可以增加一个等效串联电阻（ESR）较小、容量为1μF左右的陶瓷电容与C OUT并联，以进行高频去藕（参见典型应用线路图-4）。

X5R或X7R多层陶瓷电容也可以作为输出电容，由于它具有较小的ESR，其电容值可减小至10μF。

关于电感L1的选择

通常情况下，选择3.3μH~10μH的电感可以满足应用的要求。小的电感其体积较小，对负载的瞬态响应快，但是会导致较大电感峰值电流，从而引起较大的输出纹波（与电感的峰值电流I PEAK与输出电容C OUT等效串联电阻ESR的乘积成正比）。

同样，要获得较高的效率和较小的输出纹波，必须采用等效串联电阻较小的电感。另外，电感的饱和电流必须大于主开关管电流限制值I LIM。

供电电压

VA7916的供电电压（V DD）范围为2.5V~5.5V。在低输出电压（小于5.5V）应用中，输入电压可能低到1V，则必须使用输出电压作为V DD。在高输出电压（大于5.5V）应用中，只能使用输入电压（V IN）作为V DD，而且不能低于2.5V。

V DD端和GND端之间需要连接一个容量为1μF左右的陶瓷电容，可以进行高频去藕。

PCB板的布局与布线

在制作PCB过程中，应充分考虑噪声、高频谐振及电磁兼容等问题。

为了有效地降低辐射和高频谐振，应使大电流的开关回路尽量的短，因此输入和输出电容应尽可能的靠近电路。

外围电阻分压网络，应尽量靠近电路的FB端，同时远离大电流回路，以免拾取噪声。

大电流回路的走线应尽量宽，条件允许的话，可以使用大面积敷铜。

电容与V DD端和GND端的连接线应尽量宽而短。

封装尺寸

图-40 VA7916 SOT23-6 外型封装尺寸图

[表-4] 图-40的尺寸（单位：毫米）

符号 最小值 最大值

A 1.050 1.250

A1 0.000 0.100

A2 1.050 1.150

b 0.300 0.500

c 0.100 0.200

D 2.280 3.020

E 1.500 1.700

E1 2.650 2.950

(BSC)

e 0.950

e1 1.800 2.000

L 0.300 0.600

θ 0o 8o

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