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XL60XX系列升压恒流产品设计指南 V1.0 XL60XX系列升压恒流产品设计指南 V1.0 XL60XX系列快速选择表XL60XX系列快速选择表 产品 型号 输入电 压范围 开关 电流 开关 频率 输出 电压 典型 应用 效率 (Max) 封装 类型 功率 XL6013 5.0V-40V2A400KHz 6V~60V 7串1W LED93%SOP-8L≤8W XL6005 3.6V-32V4A180KHz 5V~60V 7串2W LED94%TO252-5L ≤20W XL6006 5.0V-32V5A180KHz 6V~60V 10串3W LED94%TO263-5L ≤50W 注：12V输入时，输出40V以内，XL6005推荐输出功率小于15W，XL6006小于 25W；24V输入时，输出56V以内，XL6005推荐输出功率小于20W，XL6006小于 50W 典型应用电路图典型应用电路图 系统应用设计系统应用设计 电感选择 ?电感的选择取决于VIN与VOUT压差、所需输出电流与芯片开关频率，连续模 式电感最小值计算公式如下： VD为最大输出电流条件下，输出续流二极管的压降 ILDCMAX为最小输入电压对应的输入平均电流。

?选用低直流电阻的电感可获得更高的转换效率 SWOUTMAX IN FI DDV L **3 . 0 )1 (**− = DOUT INDOUT VV VVV D + −+ = 12 )( 2 2 L LDCMAXLRMS I II ∆ += 2 L LDCMMAXLPEAK I II ∆ += IN OUTOUT LDC V IV I * * η = SW MAXINMIN L F D L V I*=∆ 系统应用设计系统应用设计 输入电容 ?升压转换器的输入电流是持续电流，尺寸与容量取决于输入阻抗，一般条 件下，输入电容容量选择在10uF~100uF之间，只需要RMS电流满足即可，输 入电容RMS电流计算如下： ?输入电容耐压按照1.5*VINMAX进行选择； ?在未使用陶瓷电容时，建议在输入电容上并联一个0.1uF~1uF的高频贴片 陶瓷电容进行高频去耦 计算最大输出电流 ?升压转换器内部电流限制的是功率管与电感上的峰值电流ΔIL，最大输出 电流取决于输出电压、最小输入电压、ΔIL与效率，计算如下(预留10%以上 裕量)： LRMS II∆=*3 . 0 SW MAXINMIN L F D L V I*=∆ VOUT I IVIN IOUT L LIMMIN MAX η* 2 *⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛∆ − 系统应用设计系统应用设计 输出电流设计 ?FB为芯片内部基准误差放大器输入端，内部基准稳定在0.22V； ?FB通过外部电阻采样输出电流，对输出电流进行调整，输出电流计算公式 为： ?输出电流精度取决于芯片VFB精度与RCS精度，选择精度更高的电阻可以获得 精度更高的输出电压，RCS精度需要控制在±1%以内。

?采样电阻RCS额定功率建议应至少大于2倍PRCS 续流二极管选择 ?续流二极管需要选择肖特基二极管，肖特基二极管VF值越低，转换效率越 高； ?续流二极管额定电流值大于最大输出电流的1.5倍； ?续流二极管反向耐压大于输出电压，建议预留输出电压的30%以上裕量 CS FB OUT R V I= OUTFBRCS IVP*= 系统应用设计系统应用设计 输出电容选择 ?在输出端应选择低ESR电容以减小输出纹波电压 ?输出电容容量与输出电压纹波计算如下： ?COUT≥1.5*VOUT； ?输出电容最小RMS电流计算如下： MAX MAX OUTRMS D D II − ≥ 1 * SWOUT OUT OUT IN OUTRIPPLE FC I V V V * *1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − = SWOUTRIPPLE OUTMAX OUT FV I C * ≥ D OUTRIPPLE I V ESR ≤ 系统应用设计系统应用设计 PCB设计 ?VIN,GND,SW,VOUT+,VOUT-是大电流途径，注意走线宽度，减小寄生参数 对系统性能影响； ?输入电容靠近芯片VIN与GND放置，电解电容+贴片陶瓷电容组合使用； ?FB走线远离电感与肖特基等有开关信号地方，FB走线使用地线包围较 佳； ?芯片、电感、肖特基为主要发热器件，注意PCB热量均匀分配，避免局部 温升高。

设计实例设计实例 系统输入输出规格参数 ?输入电压：VIN=10V~14V，典型值12V； ?输出电压：VOUT=30V； ?输出电流：IOUT=0.8； ?输出纹波电压：VRIPLE=0.5%*VOUT； ?转换效率：η=90% ?选择芯片： 故选择XL6006，开关频率为180KHz WAVIVP OUTOUTOUT 248.0*30*=== 设计实例设计实例 选择电感： uH FI DDV L SWOUTMAX INMIN MIN 2 .61 180*8 . 0*3 . 0 )672. 01 (*672. 0*12 **3 . 0 )1 (** = − = − = 672. 0 45. 030 1045. 030 = + −+ = + −+ = DOUT INMINDOUT MAX VV VVV D A I II L LDCMAXLRMS 672. 2 12 549. 0 )667. 2( 12 )( 2 2 2 2 =+= ∆ += A I II L LDCMMAXLPEAK 964. 2 2 594. 0 667. 2 2 =+= ∆ += A V IV I INMIN OUTOUT LDCMAX 667 . 2 10*9 . 0 8 . 0*30 * * === η mA KuHF D L V I SW IN L 594 180 606. 0 * 68 12 *===∆ 选择电感量为 68uH； 饱和电流5A。

606. 0 45. 030 1245. 030 = + −+ = + −+ = DOUT INDOUT VV VVV D 设计实例设计实例 计算输入电容： 选择RMS电流大于178mA，耐压大于21V的电解电容 计算采样电阻： 可以使用2个0.56Ω并联，考虑到功率，可以选择1206封装为了保证精 度，请至少选用1%的电阻 mAmAII LRMS 178594*3 . 0*3 . 0==∆= mA KuHF D L V I SW MAXIN L 594 180 606. 0 * 68 12 *===∆ Ω===275. 0 8 . 0 22. 022. 0 A V I V R OUT CS VVVV INMAXCIN 2114*5 . 1*5 . 1=== 设计实例设计实例 续流二极管选择： ?二极管额定电流： ?反向耐压： ?选择2A，40V肖特基 选择输出电容： ?输出电容容量： uF KVFV I C OUTSWOUTRIPPLE OUTMAX OUT 6 .29 180**005. 0 8 . 0 * ==≥ AII OUT 2 . 18 . 0*5 . 1*5 . 1=== VV393 . 1*30= 设计实例设计实例 选择输出电容： ? ?输出电容最小RMS电流计算： ?故可选择33uF/50V陶瓷电容。

?如果选择电解电容，则要选择IRMS大于1A，容量大于33uF，耐 压大于45V A D D II MAX MAX OUTRMS 992. 0 606. 01 606. 0 *8 . 0 1 *= − = − ≥ VVVV OUTCOUT 4530*5 . 1*5 . 1==≥ 常见问题与解决方案常见问题与解决方案 Q1.输入正负极接反芯片损坏 ?解决方案：添加防反接电路(右图蓝色虚 线框中电路) Q1:VDS≥1.5*VINMAX； DZ1:VDZ1=10V，500mW； R3:20K； R4:20K Q2.输入尖峰电压损坏芯片 ?解决方案一：输入添加瞬态尖峰电压吸 收电路(右图蓝色虚线框中电路) ； D2:VD2=1.2*VINMAX≤40V ?解决方案二：输入添加过压保护电路(右 图红色虚线框中电路) Q1:VDS≥1.5*VINMAX； DZ1:VDZ1=1.2*VINMAX≤40V，500mW； DZ2:VDZ2=10V，500mW； R1,R3,R4,R5,R6:20K； R2:10K； Q2,Q3:VCE≥1.5*VINMAX CIN C1 105 VIN Q1 PMOS R3 DZ1 D2 VIN+ VIN- VIN DZ2R5 R6 Q2 NPN R4 Q3 NPN R1 R2 常见问题与解决方案常见问题与解决方案 Q5.LED、RCS烧毁、COUT炸开、肖特基损坏 上电时，如果输出开路，FB接地，芯片会以 最大占空比工作，输出电压会升的很高。

如 果电解电容耐压不足，则会炸开；同样，如 果肖特基反向耐压不足，则可能被击穿；如 果先开路，再接上LED，由于输出电容的电 压远高于LED所需电压，接通瞬间电流会很 大，可能会导致LED或RCS烧毁 解决方案： ?保证输出端一直有负载； ?增加开路保护电路(见右图)其中R1=1K， DZ1=1.2*VOUT曾加开路保护后，开路电压 约等于DZ1的值开路后再接入LED时，可以 保护LED及RCS，同时，也可以使用更小耐压 值的输出电容及肖特基二极管 常见问题与解决方案常见问题与解决方案 Q6.如何调光 ?更改采样电阻RCS； ?PWM信号变化占空比调节输出电流(见右上 图): PWM:频率1KHz~10KHz； 高电平为5V时，R2选择19K； 高电平为3.3V时，R2选择12K ?使用模拟调光(见右下图)： 可以通过改变VA电压实现调光，也可以通过 改变R2阻值实现调光 C2 COUT RCS R1 1K R2 C3 105 PWM DIMMING FB GND LED+ R3 1K ) 321 1** (* 1 RRR RDUTYV V R I PWM FB CS LED ++ −= ) 21 1* (* 1 RR RV V R I A CS CS LED + −= 常见问题与解决方案常见问题与解决方案 Q7.最大输出电压设计为多少合理 ? 与占空比相关，一般将占空比设计在30%~70%之间比较理想，12V输入最 大输出电压控制在40V以内，24V输入最大输出电压控制在56V以内，输 入输出压差越小，转换效率越高，性能越好。

占空比计算如下： CINCINB L2 VIN+ GND VIN Π形滤波 Q8.EMC电路 ? 传导：输入端加π形滤波 ? 辐射：SW到地加RC吸收电 路，输出加共模电感 RCS L2 GND LED+ LED- VO+ COUT C2 输出共模电感 FB VDVOUT VINVDVOUT D + −+ = 常见问题与解决方案常见问题与解决方案 Q9.效率低 效率受很多方面影响，与器件的选择和PCB布板都有很大关系，另外，与 使用条件也有较大关系为了得到一个高效率，请遵循以下几点： ? PCB布线要符合规范； ? 元器件选择要符合要求，使用低ESR的电解电容，容量要足够；肖特基选 用低VF值的；电感可以使用铁硅铝材质； ? 可以适当改变输出LED的串并方式，使VIN与VOUT的压差不要太大，通常VOUT 不要超过VIN的3倍为佳 Q10.开关波形有较高的毛刺和负压 ? PCB布线要符合规范，尤其要注意肖特基处的走线，减少寄生电感 常见问题与解决方案常见问题与解决方案 Q11.使用交流供电注意事项 ? 整流后的峰值不要超过输出电压； ? 输出电容容量要足够，要使整流后谷值不低于5V，最好整流后谷值不低 于输出电压的1/3，以保证正常工作及较高的效率； ? 整流桥使用肖特基二极管，肖特基二极管的VF较低，减小损耗。

Q12.系统短路芯片是否损坏 ? 短路后芯片不会损坏，但采样电阻会 损坏； ? 增加短路保护电路可(右图红色虚。