ADPL21501：低功耗升压DC/DC转换器的卓越之选

在电子设备设计中，电源管理是至关重要的一环。特别是对于便携式电子设备，如数字相机、OLED电源等，需要一款低功耗、高效能的升压DC/DC转换器。今天，我们就来深入了解一下Analog Devices推出的ADPL21501。

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一、ADPL21501的特性亮点

低静态电流

ADPL21501在不同模式下都展现出了极低的静态电流。在活跃模式下，静态电流仅为20µA；而在关机模式下，更是低至<2µA。这一特性对于依靠电池供电的便携式设备来说至关重要，能够显著延长电池的续航时间。

宽输入电压范围与高输出电压

它能够在低至1V的输入电压下正常工作，同时可以提供高达30V的输出电压。这使得它在多种不同的电源场景下都能发挥作用，无论是单节电池供电的设备，还是需要高电压输出的应用。

低导通电阻开关与小尺寸元件

其开关的导通电阻低，在70mA电流下仅为95mV。并且，它可以使用小型的表面贴装元件，配合其低轮廓（1mm）的ThinSOT封装，大大节省了电路板空间，非常适合对空间要求苛刻的便携式应用。

二、应用领域广泛

ADPL21501的应用场景十分丰富，涵盖了便携式电子设备、电池备份、数字相机、OLED电源以及医疗诊断设备等领域。例如，在数字相机中，它可以为相机的各个模块提供稳定的电源；在OLED电源中，能够满足OLED对高电压的需求。

三、技术参数详解

电气特性

在 (T{A}=25^{circ} C) 、 (V{IN}=1.2 ~V) 、 (V{overline{SHDN}}=1.2 ~V) 的条件下，它的最小输入电压为1V，静态电流在不切换时典型值为20µA，关机模式下最大为2µA。反馈比较器的触发点在 -40°C ≤ (T{J}) ≤ 85°C 范围内为1.205 - 1.255V，具有8mV的迟滞。

绝对最大额定值

其输入电压和SHDN电压最大为15V，SW电压最大为32V，FB电压最大为 (V_{IN}) ，流入FB引脚的电流最大为1mA。结温最大为125°C，工作温度范围为 -40°C 至 85°C，存储温度范围为 -65°C 至 150°C，焊接时引脚温度（10秒）最大为300°C。在设计时，必须严格遵守这些参数，避免设备损坏。

四、引脚配置与功能

引脚配置

ADPL21501采用5引脚的ThinSOT封装，引脚分别为SW（开关引脚）、GND（接地引脚）、FB（反馈引脚）、SHDN（关机引脚）和 (V_{IN}) （输入电源引脚）。

功能说明

• SW引脚：是内部NPN功率开关的集电极，为了减少电磁干扰，连接该引脚的金属走线面积应尽量小。
• GND引脚：需要直接连接到本地接地平面。
• FB引脚：通过选择R1和R2的值来设置输出电压，计算公式为 (R1 = R2 × ( V_{OUT} / 1.23 - 1)) 。
• SHDN引脚：当该引脚连接到0.9V或更高电压时，设备启用；连接到低于0.25V时，设备关闭。
• (V_{IN}) 引脚：输入电源引脚，需要使用尽可能靠近设备的电容进行旁路。

五、工作原理

ADPL21501采用恒定关断时间控制方案，在较宽的输出电流范围内都能实现高效率。当FB引脚电压略高于1.23V时，比较器A1禁用大部分内部电路，输出电流由电容C2提供。当FB引脚电压下降到A1的下迟滞点以下时，A1启用内部电路，功率开关Q3导通，电感L1中的电流开始上升。当开关电流达到100mA时，比较器A2重置单稳态触发器，Q3关断400ns，电感L1通过二极管D1向输出端提供电流。这个开关动作会一直持续，直到输出电压充电到FB引脚达到1.23V，然后A1关闭内部电路，循环重复。

在启动和短路情况下，ADPL21501还有额外的保护电路。当FB引脚电压小于约600mV时，开关关断时间增加到1.5µs，电流限制降低到约70mA，以减少平均电感电流，降低功率开关和外部电感、二极管的功耗。

六、元件选择要点

电感选择

• 升压调节器：可以使用公式 (L = (frac{V{OUT } - V{INMIN } + V{D}}{I{LIM }}) × t{OFF }) 来计算合适的电感值，其中 (V{D}=0.4 ~V) ， (I{LIM }=100 ~mA) ， (t{OFF}=400 ~ns) 。对于大多数输出电压低于7V的系统，4.7µH的电感是最佳选择。
• SEPIC调节器：使用公式 (L = 2 × (frac{V{OUT } + V{D}}{I{LIM}}) × t{OFF}) 计算电感值。

电容选择

输出端应使用低ESR（等效串联电阻）的电容，多层陶瓷电容是最佳选择，因为它们的ESR非常低，且封装尺寸小。输入去耦电容也建议使用陶瓷电容，并尽可能靠近ADPL21501放置，大多数应用中4.7µF的输入电容就足够了。

二极管选择

对于大多数ADPL21501应用，MBR0520表面贴装肖特基二极管（0.5A，20V）是理想的选择。对于更高输出电压的应用，可以使用30V的MBR0530。确保所选二极管的额定电流至少为0.1A。

降低输出电压纹波

使用低ESR电容可以帮助最小化输出纹波电压，同时，合理选择电感和输出电容也很重要。如果电感值过大或电容值过小，输出纹波电压会增加。可以通过增加输出电容值或在反馈网络中添加一个4.7pF的前馈电容来降低输出纹波。

七、典型应用电路

文档中给出了一个30V转换器的典型应用电路，以及1节碱性电池升压到3.3V的应用电路。这些电路为工程师在实际设计中提供了参考，可以根据具体需求进行调整。

总之，ADPL21501以其低功耗、高输出电压、小尺寸等优点，成为了电子工程师在设计便携式电子设备和需要高电压输出应用时的一个优秀选择。在使用过程中，严格按照其技术参数和元件选择要点进行设计，能够充分发挥其性能优势。你在使用类似的DC/DC转换器时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。