锂电池无电感升压3.3V和5V芯片选型，PW4004A应用指南

对于许多由单节锂电池供电的便携式设备而言，为其内部的MCU、传感器、接口电路或显示模块提供一个稳定的3.3V或5V电压，是一个基础且关键的需求。尤其是在空间极其受限的设计中，传统的电感式升压方案往往因其体积和EMI复杂性而显得笨重。此时，锂电池无电感升压3.3V和5V芯片方案——即电荷泵（Charge Pump）DC/DC转换器——就成为了一种优雅的解决方案。平芯微（PW）的PW5410B和PW4004A正是为此类应用而生的两款代表性产品，它们通过简单的电容网络实现电压变换，省去了电感，极大简化了PCB布局与物料清单。
一、PW5410B：精密稳定的3.3V电荷泵

PW5410B是一款恒定频率（1.2MHz）的开关电容电压倍增器，其核心任务是从一个宽范围的输入电压（1.8V至5V）中，精准地产生一个固定的3.3V输出。这对于从近乎耗尽的锂电池（约3.0V）到满电（约4.2V）的整个工作区间内维持系统核心电压的稳定至关重要。

它的特性直接反映了其设计目标：

固定3.3V±4%输出

输入电压范围：1.8V～5V

输出电流：最高250mA（VIN=3V时）

低噪声、恒定频率操作

关断电流：＜1μA

短路保护

内置软启动

无电感，采用SOT-23-6封装

在实际设计中，工程师需要重点关注三点：首先是电容选择，VIN和VOUT的旁路电容必须使用低ESR（建议<0.1Ω）的陶瓷电容，容值不小于2.2µF，并尽可能靠近芯片引脚摆放，以抑制高频噪声和纹波。其次是飞电容（Flying Capacitor），必须使用非极性的陶瓷电容（同样≥2.2µF），严禁使用钽或铝电解电容，因为在电荷泵的充放电周期中，该电容两端的电压会发生反向。最后是使能引脚EN，它是一个CMOS输入（阈值约0.8V），绝不能悬空，必须被驱动至明确的逻辑高（启用）或逻辑低（关断）电平，以避免不确定状态和额外功耗。

二、PW4004A：高效简洁的5V升压方案

当设备需要为USB接口、PCMCIA卡槽或某些特定功能的集成电路提供5V电源时，PW4004A是理想的升压选择。它在2.7V至4.5V的输入范围内工作，完美匹配单节锂电池，并稳定输出4.95V电压，最大可持续提供230mA电流。

其规格书标定的核心特点包括：

输出电压恒定：4.95V（精度±3.0%）

输入电压范围：2.7V～4.5V

最大输出电流：230mA

工作频率：380kHz

EN脚关断电流：＜1µA

内置短路与热保护

无电感，SOT-23-6封装

应用PW4004A时，其性能与外围电容紧密相关。输入、输出电容推荐使用≥2.2µF的低ESR陶瓷电容。其输出纹波电压可通过公式 VRIPPLE≈IOUT2×fOSC×COUTVRIPPLE​≈2×fOSC​×COUT​IOUT​​ 进行估算，增大COUT或提高负载电流下的开关频率稳定性都有助于降低纹波。飞电容（CFLY）同样需选用≥2.2µF的陶瓷电容，它直接决定了电荷泵的内阻和最大输出能力。此外，其EN引脚为高电平有效，阈值约为VIN/2，也需确保有确定的逻辑电平驱动。

选型与应用考量

选择PW5410B还是PW4004A，首要判断依据是系统的目标电压。两者共同的优势在于极简的外围（仅三个电容）、超小的封装和无需电感的设计，非常适合空间敏感型应用。

然而，工程师在采用此类电荷泵方案时也需认识到其固有特点：通常，其峰值转换效率（约70-85%）会略低于优秀的电感式Boost转换器，尤其是在输入/输出电压比远离2倍时。因此，在对整机续航有极致要求的高功耗场景下，需仔细核算系统整体的能耗预算。另外，尽管芯片集成了完善的保护功能，在持续满载或短路测试中，良好的PCB布局与接地对于芯片的热性能与长期可靠性依然非常重要。

总之，对于追求小型化、低复杂度的锂电池供电设备，PW5410B和PW4004A提供了经过验证的、高性价比的3.3V和5V升压解决方案。严格遵循数据手册中的布局与物料建议，是确保其性能稳定可靠的关键。

审核编辑 黄宇