AH30502升压芯片详解:3.3V升5V/1.5A,峰值电流10A,效率高达96%,宽输入2.7-18V

1. 芯片概述

AH30502是一款高效同步升压DC-DC转换器,能够将低至2.7V的输入电压升至4.5V~18V,并支持最高1.5A输出电流(峰值2A)。其采用同步整流架构,集成2颗7mΩ低阻MOSFET,效率高达96%,完美适配USB PD快充、便携设备、工业设备等高要求场景。

核心亮点

  • 超宽输入电压:2.7V~18V(适合单/双节锂电池、12V适配器输入)
  • 高效率:96% @ 7.2V→16V/2A(减少发热,提高续航)
  • 可调开关频率:最高2.2MHz(优化EMI与效率平衡)
  • 丰富的保护功能:输入欠压锁存(UVLO)、输出过压保护(OVP@21V)、超温保护
  • QFN13-FC 3×3.5mm小封装:适合紧凑型设计

2. 关键参数速查表

特性

规格

说明

输入电压范围137V

2.7V ~ 18V

兼容3.3V/5V/12V系统

输出电压范围2869V

4.5V ~ 18V(FB=1.2V)

可调,如5V/9V/12V

最大输出电流7869V

1.5A(连续),2A(峰值)

需注意散热

开关频率

300kHz~2.2MHz(可编程)

优化EMI与效率

效率

96%@7.2V→16V/2A

实测数据见第4节

MOSFET导通阻抗

7mΩ(高/低边)

低损耗设计

保护功能

UVLO/OVP/OCP/OTP

详见第5节

封装

QFN13-FC 3×3.5mm

热优化设计,支持高功率密度


3. 电路设计指南

3.1 3.3V升5V/1.5A典型应用

   Vin(3.3V) ──┬──────╮
               │      │
             Cin      SW ──电感─┬─ Vout(5V)
           10μF       │        │    │
               │     FB ──R1──┘   Cout
              GND          R2      22μF
                        (R1=3.16k, R2=1k)

输出电压计算(FB=1.2V):VOUT​=1.2V×(1+R1/R2​)=1.2V×(1+3.16k/1k​)≈5V

3.2 外围元件选型

  • 输入电容:10μF陶瓷电容(低ESR,如X5R/X7R)
  • 输出电容:22μF低ESR固态电容(确保稳定性)
  • 电感:4.7μH/3A(如NR5040)
  • FB电阻:R1=3.16kΩ,R2=1kΩ(精度1%)

4. 效率与负载能力实测

测试条件(VIN→VOUT)

负载电流

效率

温升

3.3V→5V

1A

93%

+28℃

5V→9V

1.5A

95%

+35℃

7.2V→16V

2A

96%

+45℃

结论

  • 3.3V升5V效率>90%,显著优于普通升压芯片
  • 16V高压输出时仍保持高效率,适合PD快充
  • 2A峰值需加强散热(QFN封装需铺铜+过孔)

5. 核心功能与保护机制

5.1 可调开关频率(300kHz~2.2MHz)

  • 高频模式(>1MHz):缩小电感尺寸,但略降低效率
  • 低频模式(300kHz~500kHz):优化效率,适合中大功率

5.2 逐周期电流限制(可编程至15A)

  • 避免电感饱和:通过外部电阻设定限流阈值
  • 短路保护:触发后进入打嗝模式

5.3 保护功能全解析

保护类型

触发条件

响应措施

输入欠压(UVLO)

VIN<2.5V

关闭输出,防止电池过放

输出过压(OVP)

VOUT>21V

强制关断(硬件保护)

过温保护(OTP)

结温>150℃

降额或关断

负载断开保护

输出短路/超载

进入"hiccup"模式


6. PCB布局与散热优化

  1. 关键走线
    • SW节点短而宽,减少辐射EMI
    • FB回路远离电感和SW,避免噪声干扰
  1. 散热设计
    • QFN底部散热焊盘充分连接至GND铜箔
    • 2A以上负载时增加散热过孔(孔径0.3mm)

7. 典型应用场景

USB PD快充:5V/9V/12V多档输出
工业传感器:3.3V升12V供模拟电路
车载设备:12V升18V供显示屏
单节锂电池升压:3.7V→5V/1A(移动电源)


8. 设计注意事项

Q1:如何设定开关频率?
→ 通过FSEL引脚外接电阻调整(参见Datasheet第8页曲线图)

Q2:16V输出时纹波较大怎么办?
→ 增加输出电容至47μF,或并联10μF陶瓷电容

Q3:能否用于20V输出?
→ 否!OVP固定为21V,超压会触发保护


9. 总结

AH30502凭借超宽输入、高效率、高集成度,成为升压应用的首选方案:
3.3V→5V效率93%,完胜传统方案
可编程频率+电流限制,灵活适应不同场景
21V OVP+15A限流,安全可靠
QFN小封装,助力高密度设计

📌 推荐使用场景

  • 3.7V锂电池升5V/1.5A(物联网设备)
  • 12V升15V/1A(工业工控板供电)
  • 多档电压快充(搭配PD协议芯片)

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