ACT6906：高效同步降壓轉(zhuǎn)換器的卓越之選
ACT6906：高效同步降壓轉(zhuǎn)換器的卓越之選
在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，尋找一款高效、小巧且性能穩(wěn)定的降壓轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下 Active-Semi 公司推出的 ACT6906 同步降壓轉(zhuǎn)換器，看看它是如何滿足各種便攜式應(yīng)用需求的。
文件下載：EA6906UCADJ.pdf
一、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)
1. 高效節(jié)能
ACT6906 具備高達(dá) 95%的轉(zhuǎn)換效率，這意味著在將輸入電壓轉(zhuǎn)換為所需輸出電壓的過程中，能夠最大程度地減少能量損耗。同時(shí)，它的靜態(tài)電流極低，僅為 24μA，在輕載條件下能進(jìn)一步降低功耗，延長電池續(xù)航時(shí)間。
2. 強(qiáng)大輸出能力
該轉(zhuǎn)換器能夠保證 600mA 的輸出電流，可滿足大多數(shù)便攜式設(shè)備的供電需求。
3. 高頻穩(wěn)定運(yùn)行
采用 1.6MHz 的恒定頻率工作模式，不僅能有效降低對(duì)噪聲敏感應(yīng)用中的干擾，還允許使用小型外部元件，有助于縮小電路板的尺寸。
4. 內(nèi)部同步整流
內(nèi)部集成的同步整流器省去了肖特基二極管，簡化了電路設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)換效率。
5. 靈活的輸出電壓選項(xiàng)
提供可調(diào)輸出電壓范圍從 0.6V 到 (V_{IN})，也有 1.5V、1.8V 和 2.5V 等固定輸出電壓可選，能滿足不同應(yīng)用的多樣化需求。
6. 低功耗模式與關(guān)斷功能
支持 100%占空比的低壓差運(yùn)行，在輕載時(shí)采用專有脈沖跳過模式，進(jìn)一步降低功耗。關(guān)斷電流僅為 0.1μA，有效節(jié)省能源。
7. 超小封裝
采用 SOT23 - 5 封裝，體積小巧，非常適合對(duì)空間要求苛刻的便攜式設(shè)備。
二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
ACT6906 的諸多特性使其在眾多便攜式設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，如藍(lán)牙耳機(jī)、便攜式音頻播放器、手機(jī)、無線和 DSL 調(diào)制解調(diào)器、數(shù)碼相機(jī)以及便攜式儀器等。
三、產(chǎn)品詳細(xì)信息
1. 訂購信息
| ACT6906 提供多種型號(hào)，以滿足不同輸出電壓的需求，具體如下： | 產(chǎn)品編號(hào) | 溫度范圍 | 輸出電壓（V） | 封裝 | 頂部標(biāo)記 |
|---|---|---|---|---|---|
| ACT6906UC150 - T | -40 °C 到 85°C | 1.5 | SOT23 - 5 | IAFX | |
| ACT6906UC180 - T | -40 °C 到 85°C | 1.8 | SOT23 - 5 | IAFA | |
| ACT6906UC250 - T | -40 °C 到 85°C | 2.5 | SOT23 - 5 | IAFB | |
| ACT6906UCADJ - T | -40 °C 到 85°C | 可調(diào) | SOT23 - 5 | IAFM |
2. 引腳配置與說明
| 引腳編號(hào) | 引腳名稱 | 引腳說明 |
|---|---|---|
| 1 | EN | 使能控制輸入。將 EN 連接到 IN 或邏輯高電平以正常工作，連接到 G 或邏輯低電平以禁用穩(wěn)壓器。 |
| 2 | G | 接地。 |
| 3 | SW | 開關(guān)節(jié)點(diǎn)輸出。將此引腳連接到電感器的開關(guān)端。 |
| 4 | IN | 電源輸入。使用高質(zhì)量陶瓷電容器盡可能靠近 IC 旁路到 G。 |
| 5 | FB | 反饋節(jié)點(diǎn)。對(duì)于固定輸出電壓選項(xiàng)，將此引腳直接連接到輸出。對(duì)于可調(diào)輸出版本，此引腳的電壓被調(diào)節(jié)到 0.6V；將其連接到輸出電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的中心。 |
3. 絕對(duì)最大額定值
| 在使用 ACT6906 時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，超過這些限制可能會(huì)損壞器件，長時(shí)間暴露在絕對(duì)最大額定條件下可能會(huì)影響器件的可靠性。具體參數(shù)如下： | 參數(shù) | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| IN、FB、EN 到 G | -0.3 到 6 | V | |
| SW 到 G | -0.3 到 (V_{IN}) + 0.3 | V | |
| 連續(xù) SW 電流 | 內(nèi)部限制 | A | |
| 結(jié)到環(huán)境熱阻（(θ_{JA})） | 190 | °C/W | |
| 最大功耗（在 (T_{A}) = 50°C 以上以 5.3mW/°C 降額） | 0.53 | W | |
| 工作結(jié)溫 | -40 到 150 | °C | |
| 存儲(chǔ)溫度 | -55 到 150 | °C | |
| 引腳溫度（焊接，10 秒） | 300 | °C |
4. 電氣特性
| 在 (V{IN}=V{EN}=3.6V)，(T_{A}=25^{circ}C)（除非另有說明）的條件下，ACT6906 的電氣特性如下： | 參數(shù) | 符號(hào) | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電壓范圍 | (V_{IN}) | 2.7 | 5.5 | V | |||
| 欠壓鎖定閾值 | (V_{UVLO}) | (V_{IN}) 上升，滯后 = 0.1V | 2.25 | 2.4 | 2.5 | V | |
| 工作電源電流 | (V{FB}) = 60%，(I{OUT}) = 0 | 586 | μA | ||||
| 待機(jī)電源電流 | (V{FB}) = 105%，(I{OUT}) = 0 | 22 | 33 | μA | |||
| 關(guān)斷電源電流 | (V{EN}) = 0V，(V{IN}) = 4.2V | 0.1 | 5 | μA | |||
| 可調(diào)版本調(diào)節(jié)電壓（ACT6906UCADJ） | (V_{FB}) | (T_{A}) = 25°C | 0.591 | 0.6 | 0.609 | V | |
| 0 < (T_{A}) < 85°C | 0.588 | 0.6 | 0.612 | V | |||
| -40°C < (T_{A}) < 85°C | 0.582 | 0.6 | 0.618 | V | |||
| 固定輸出調(diào)節(jié)電壓 | (V_{OUT}) | ACT6906UC150 | 1.473 | 1.5 | 1.527 | V | |
| ACT6906UC180 | 1.768 | 1.8 | 1.832 | V | |||
| ACT6906UC250 | 2.455 | 2.5 | 2.545 | V | |||
| 輸出電壓線性調(diào)整率 | (V_{IN}) = 3V 到 5V | 0.016 | 0.4 | %/V | |||
| 輸出電壓負(fù)載調(diào)整率 | (I_{OUT}) = 10mA 到 500mA | 0.5 | % | ||||
| 電感器電流限制 | (I_{LIM}) | (V{IN}) = 3.6V，(V{FB}) = 90%的 (V_{OUT(NOM)}) | 0.9 | A | |||
| 振蕩器頻率 | (f_{SW}) | (V{FB}) 或 (V{OUT}) 處于調(diào)節(jié)狀態(tài) | 1.3 | 1.6 | 1.9 | MHz | |
| (V{FB}) 或 (V{OUT}) = 80%的 (V_{OUT(NOM)}) | 360 | kHz | |||||
| PMOS 導(dǎo)通電阻 | (R_{ONP}) | (I_{SW}) = -100mA | 0.37 | 0.6 | Ω | ||
| NMOS 導(dǎo)通電阻 | (R_{ONN}) | (I_{SW}) = 100mA | 0.36 | 0.6 | Ω | ||
| SW 泄漏電流 | EN = G，(V{IN}) = 5.5V，(V{SW}) = 5.5V 或 0V | 1 | μA | ||||
| EN 邏輯高閾值 | (V_{IH}) | (V_{IN}) = 2.7V 到 5.5V | 1.4 | V | |||
| EN 邏輯低閾值 | (V_{IL}) | (V_{IN}) = 2.7V 到 5.5V | 0.4 | V | |||
| EN 輸入偏置電流 | (I_{EN}) | (V_{IN}) = 5.5V，EN = G 或 IN | 0.01 | 0.1 | μA |
四、功能描述
1. 控制方案
ACT6906 采用固定頻率、電流模式 PWM 控制方案，并結(jié)合全集成功率 MOSFET，提供了緊湊高效的降壓 DC - DC 解決方案。在正常工作時(shí)，高端 MOSFET 在每個(gè)周期開啟，直到電流比較器將其關(guān)閉，此時(shí)低端 MOSFET 開啟，直到開關(guān)周期結(jié)束或電感器電流接近零。誤差放大器會(huì)根據(jù)需要調(diào)整電流比較器的閾值，以確保輸出電壓穩(wěn)定。
2. 輕載節(jié)能運(yùn)行
在輕載條件下，ACT6906 使用專有且正在申請(qǐng)專利的控制方案，通過降低開關(guān)頻率來減少靜態(tài)電源電流，在維持輸出電壓調(diào)節(jié)的同時(shí)提高效率。當(dāng)反饋電壓低于調(diào)節(jié)電壓時(shí)，高端 MOSFET 開啟，開啟時(shí)間由控制電路動(dòng)態(tài)調(diào)整，以在所有負(fù)載電流條件下實(shí)現(xiàn)最高效率。
3. 軟啟動(dòng)功能
ACT6906 集成了 50μs 的軟啟動(dòng)功能，可防止啟動(dòng)時(shí)的輸入浪涌電流和輸出過沖，保護(hù)電路元件。
4. 過流保護(hù)
該轉(zhuǎn)換器具有 900mA 的內(nèi)部電流限制，會(huì)逐周期檢測。當(dāng)達(dá)到最大電感器電流限制時(shí)，充電周期終止，低端 MOSFET 開啟以降低電感器電流。在極端過載（如短路）情況下，ACT6906 會(huì)將振蕩器頻率降低到 360kHz，進(jìn)一步降低電感器電流并減少功耗。
五、應(yīng)用信息
1. 電感器選擇
| 在正常工作時(shí)，電感器需保持連續(xù)電流輸出，其電流紋波取決于電感值，電感值越高，紋波電流越小。一般可根據(jù)紋波電流要求選擇電感值 (L)，計(jì)算公式為： [L=frac{V{OUT } cdotleft(V{IN }-V{OUT }right)}{V{IN } f{SW } I{OUTMAX } K{RIPPLE }}] 其中，(V{IN}) 為輸入電壓，(V{OUT}) 為輸出電壓，(f{SW}) 為開關(guān)頻率，(I{OUTMAX}) 為最大輸出電流，(K{RIPPLE}) 為紋波系數(shù)，通常選擇 (K_{RIPPLE}=30%)。選擇電感值后，需確保峰值電感器電流小于 0.9A，并選擇合適的電感器磁芯尺寸，以防止在電流限制值下飽和。典型電感值如下： | (V_{OUT}) | 0.6V 到 0.9V | 0.9V 到 1.8V | >1.8V |
|---|---|---|---|---|
| L | 1.5μH | 2.2μH | 2.7μH |
2. 輸入電容選擇
輸入電容用于降低轉(zhuǎn)換器的輸入電壓紋波，大多數(shù)應(yīng)用建議使用 4.7μF 的陶瓷電容，并盡可能靠近 IN 和 G 引腳，采用短而寬的走線。
3. 輸出電容選擇
為保持低輸出電壓紋波，需要使用低 ESR 的輸出電容。輸出紋波電壓計(jì)算公式為： [frac{V{RIPPLE }=I{OUTMAX } K{RIPPLE } R{E S R}}{28 cdot f{S W}^{2} L C{OUT }}] 對(duì)于陶瓷輸出電容，由于其 ESR 非常小，對(duì)紋波影響不大，因此可以使用較低的電容值。大多數(shù)應(yīng)用中，10μF 的陶瓷輸出電容是合適的。
4. 輸出電壓編程
當(dāng)使用可調(diào)版本時(shí)，可通過反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)置輸出電壓。選擇兩個(gè)反饋電阻 (R{FB1}) 和 (R{FB2}) 的合適比例，通常選擇 (R{FB2} ≈100kΩ)，并根據(jù)輸出電壓確定 (R{FB1})： [R{F B 1}=R{F B 2}left(frac{V{OUT }}{0.6 V}-1right)] 同時(shí)，可在 (R{FB1}) 兩端連接一個(gè)小電容 (C{ff}) 用于前饋電容，計(jì)算公式為： [C{f f}=2 E-5 / R{F B 1}] 當(dāng) (R{FB1}=900KΩ) 時(shí)，使用 22pF 的電容。使用低 ESR 輸出電容（如陶瓷電容）時(shí)，需檢查負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性，必要時(shí)增加補(bǔ)償電容 (C1)。
六、典型性能特性
文檔中還給出了 ACT6906 在 (V{IN}=V{EN}=3.6V)，(L = 2.2μH)，(C{IN}=4.7μF)，(C{OUT}=10μF)（除非另有說明）條件下的典型性能特性，包括負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)等。
七、封裝信息
| ACT6906 采用 SOT23 - 5 封裝，其詳細(xì)的尺寸信息如下： | 符號(hào) | 尺寸（毫米） | 尺寸（英寸） | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 最大值 | 最小值 | 最大值 | ||
| A | 1.050 | 1.250 | 0.041 | 0.049 | |
| A1 | 0.000 | 0.100 | 0.000 | 0.004 | |
| A2 | 1.050 | 1.150 | 0.041 | 0.045 | |
| b | 0.300 | 0.400 | 0.012 | 0.016 | |
| c | 0.100 | 0.200 | 0.004 | 0.008 | |
| D | 2.820 | 3.020 | 0.111 | 0.119 | |
| E | 1.500 | 1.700 | 0.059 | 0.067 | |
| E1 | 2.650 | 2.950 | 0.104 | 0.116 | |
| e | 0.950（典型值） | 0.037（典型值） | |||
| e1 | 1.800 | 2.000 | 0.071 | 0.079 | |
| L | 0.700（參考值） | 0.028（參考值） | |||
| L1 | 0.300 | 0.600 | 0.012 | 0.024 | |
| θ | 0° | 8° | 0° | 8° |
綜上所述，ACT6906 憑借其高效、靈活、小巧等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為便攜式設(shè)備電源管理的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體需求，合理選擇電感器、電容等外部元件，以充分發(fā)揮 ACT6906 的性能優(yōu)勢。大家在使用 ACT6906 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。
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同步降壓轉(zhuǎn)換器
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