锂电池/5V升压12V芯片1方案首选PW5012：22mΩ内置MOS

锂电池/5V升压12V1.5A DC-DC升压芯片PW5012——低内阻22mΩ、宽输入2.7~12V、SOP8-EP 工程师经常需要将3.7V锂电池、7.4V两串锂电或USB 5V输入升压到稳定的12V/1A~1.5A输出。这类应用对芯片提出了三点关键要求：宽输入电压范围、大功率能力、高转换效率。平芯微半导体（PWChip）推出的PW5012正是为此类应用量身打造的一款高功率异步升压转换器。它集成22mΩ低内阻大电流功率MOS，输入电压范围2.7V～12V，输出电压3V~13V可调，锂电池3.7V升压12V可输出1A，两串锂7.2V升压12V输出1.5A效率高达93%。本文从产品概述、典型电路、引脚定义、参数电气特性、Layout要点等方面系统介绍PW5012。一、PW5012 产品概述PW5012 是一款集成22mΩ功率开关管的高功率异步升压转换器（Asynchronous Boost Converter），外围器件少，适合小尺寸系统方案。芯片开关频率360kHz，重载时PWM模式保证输出精度，轻载自动切换PFM模式以提升轻载效率、降低静态功耗。PW5012具有2.7V～12V宽输入电压范围，输入3.7V时输出12V/1A效率88%，输入7.2V时输出12V/1.5A效率高达93%。同时支持可编程软启动（防止上电瞬间大电流冲击）、可调节的开关峰值电流限制（逐周期限流保护）、输出过压保护（18V）、过温关断保护，芯片可靠性高、抗冲击能力强。SOP8-EP底部带焊盘封装，散热性能优异，非常适合1.5A级别的大功率升压方案。PW5012 核心特点（1）高转换效率最高95%，7.2V→12V/1.5A效率93%；（2）恒压输出范围3V～13V可调，通过FB脚R1/R2分压设定；（3）内置18V输出过压保护（OVP）；（4）低关断功耗，关断电流仅1μA；（5）PWM/PFM双模式自动切换，兼顾重载效率与轻载功耗；（6）可编程软启动（SEM脚外接CSS电容）；（7）SOP8-EP底部散热焊盘封装，PCB散热优异。PW5012 典型应用范围充电宝多协议输出、蓝牙音箱12V供电、便携投影、便携设备、锂电池/USB供电产品、便携补光、行车记录仪后备、便携医疗、便携仪器仪表等。二、PW5012 典型应用电路（锂电池/5V升压12V/1.5A）

电路设计要点：1、VIN ≤ 5V输入：CIN推荐22μF+22μF；VOUT ≤ 9V时COUT推荐22μF+22μF；2、VIN > 8V输入（如7.4V两串锂）：CIN推荐10μF+100μF电解电容；VOUT = 9V/12V时COUT推荐22μF+220μF电解电容；3、7脚COMP环路补偿参数很重要：典型RC=56kΩ、CC=3.3nF、CP=47pF，具体需按输出电流、电感、输出电容重新计算；4、D1肖特基二极管：可参考SS54，如果输出电流较大可2颗并联，正向压降越低、反向恢复越快效率越高；5、电感L1：3.3μH能满足大部分应用，饱和电流应大于芯片工作最大峰值电流，DCR越低效率越高；6、EN使能：高电平常开，EN电压不建议超过7V，内部800kΩ下拉；7、SW脚：走线短而粗，铺铜面积尽量小，电感L1紧靠SW脚放置。五、PW5012 应用指南要点5.1 欠压/过压/过温三重保护欠压锁定电路防止输入低压故障：VIN和VCC均有UVLO功能，低于阈值芯片关断；输出电压高于18V芯片停止工作直至恢复；结温高于150℃启动过温关断，直至降低到130℃恢复。三重保护极大提升了PW5012在便携设备中面对电池深放、短路、异常输出的可靠性。5.2 电感选型电感是升压电路中最重要的器件，直接影响稳态、瞬态、环路、效率。PW5012推荐电感值3.3μH能满足大多数应用；饱和电流应大于工作条件下的最大电流峰值；DCR和高频ESR尽量低以提升效率。电感应紧靠SW脚放置；SW端建议加RC串联到地（R=1Ω、C=3.3nF，1206封装）用于抑制EMI辐射。5.3 输出电容 COUT为降低输出纹波需要较大输出电容，但过大会拖慢系统响应且增加成本。推荐低ESR组合：1μF // 10μF // 10μF // 470μF；由于电容在额定电压下容量会明显衰减，电容额定电压应留出余量高于最大输出电压（12V输出建议25V/35V规格电解或16V陶瓷）。5.4 输入电容 CIN当输入电源稳定时，即使没有输入滤波电容电路也能工作；但当电源远离芯片，建议在DC-DC输入端就近加≥4.7μF滤波电容，减小输入线阻抗引起的噪声。VIN≤5V时推荐22μF+22μF陶瓷组合；VIN>8V时推荐10μF陶瓷+100μF电解。5.5 肖特基二极管选择快恢复、低正向压降的肖特基（如SS54、SK54、SS36）。二极管的平均电流和峰值电流必须超过输出平均电流和电感峰值电流；反向击穿电压应大于最大输出电压（12V输出选40V以上反压肖特基）。5.6 COMP环路补偿COMP脚是内部误差放大器的输出，外接RC/CC/CP组成补偿网络。典型参数：RC=56kΩ、CC=3.3nF、CP=47pF（CP<10pF可悬空）。交叉频率fC建议10kHz，且必须满足fC<1/10 fSW且fC<1/5 fRHPZ。COMP设置不合理会造成重载提前不稳并严重影响效率。六、PW5012 PCB布局关键要点（1）SW布线短而宽，避免过孔，L1、D1、引脚4相连的功率回路铺铜面积尽量小；电感紧靠引脚4；（2）COUT输出电容与C1紧靠D1肖特基放置；（3）CIN紧靠电感器放置；（4）CIN GND、COUT GND、芯片底部焊盘 GND，三个地回路走线要粗、距离要短；（5）R1、R2反馈电阻紧靠FB脚，远离SW铺铜区，避免耦合噪声干扰反馈信号。