2.9 MB

MB39C831
用于光电/热电能量采集的超低输入升压电源管理 IC
Data Sheet (Full Production)
Notice to Readers: 本手册记载了关于本公司最新技术规格。Spansion Inc.已进入本产品的量产体制,本手册的
下一版本不会有大的变动。但是,错字和规格的修正,又或者关于提供的有效的组合有可能会发生变更。
Publication Number MB39C831_DS405-00014
CONFIDENTIAL
Revision 4.0
Issue Date April 24, 2015
D a t a S h e e t
关于数据手册的名称的声明
Spansion Inc.以通过开发,认定,初期生产,量产这种产品的寿命周期来告知客户产品信息和本来的规格为目
的,公开以 Advance Information 或者 Preliminary 为名的数据手册。但是,不论任何情况,也请首先确认到手
的是否是最新信息,然后再完成您的设计。Spansion 数据手册的名称如下。请分别确认其内容。
Advance Information
Advance Information 是指 Spansion Inc.有一个以上的特定产品正在开发中,并且生产并未开始。带有这个名词
的文档里记载的信息有变动的可能性,根据某些情况,也有可能中止产品的开发。因此,Spansion Inc.在 Advance
Information 里记载了以下的条件。
「本手册中,Spansion Inc.以帮助客户对本产品进行测试为目的,记载了正在开发中的一个以上的产品
相关信息。在使用本产品进行设计的时候请先联系本公司。Spansion Inc.保留对本产品在无预告的情况
下有更改或中止的权力。
」
Preliminary
Preliminary 是指产品开发正在进行,生产合同已经签署。这个名称罗列了产品的生命周期的几个侧面,比如,
在产品认定,初期生产,以及之后的量产前的生产工程里的后续领域等。 Preliminary 的数据手册里记载的技
术规格,在探讨了关于生产的这些侧面后有更改的可能。Spansion Inc.在 Preliminary 里记载了下面的条件。
「本手册记载了关于本公司产品的最新技术。Preliminary 是指产品认定完毕后,开始初期生产的状态。
为了效率和品质的维持,经过必要的生产工程领域后,有更改技术规格的情况,这会在本手册的下一
版本或修正版里修正。
」
Combination
数据手册中记载了各种名称(Advance Information, Preliminary, Full Production)的产品的组合。在这样的数据手
册中,根据需要,清晰的记载了这些产品以及各自的名称。通常,在首页,订单信息的页面,记载了电气特性
表和交流删除及程序表(表的注解内)的页面就能明白。首页的免责事项里也有提及本声明。
Full Production (No Designation on Document)
产品的生产开始后经过一定期间,如果只有微小的更改或基本没有更改的必要的情况,本数据手册里的
Preliminary 名称会被删掉。微小的更改是指,比如速度选项,工作温度范围,封装类型,VIO 电压范围的增加
和删除等,影响可购买的部件番号的订单数的因素等。更改是指,为了简单明了的说明而进行的用语的更改,
错字及错误规格的订正等必要的改动。Spansion Inc.的这类文档里适用以下的条件。
「本手册记载了关于本公司最新技术规格。Spansion Inc.已进入本产品的量产体制,本手册的下一版本
不会有大的变动。但是,错字和规格的修正,又或者关于提供的有效的组合有可能会发生变更。
」
如果对于这些数据手册的名称有不明的地方,请咨询最近的销售地点。
2
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MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
MB39C831
ASSP
用于光电/热电能量采集的超低输入升压电源管理 IC
Data Sheet (Full Production)
1. 概要
MB39C831 是一个高效率同步整流升压直流/直流转换器 IC,它能够有效地将从光电器件(包括单串或多串)
或从热电器件(TEG )获取的能量提供给锂离子电池。
它具有调整直流-直流转换器输出,使光电器件能够工作在最大功率点的功能(MPPT:最大功率点跟踪)
,并
具有安全地给锂离子电池充电的保护功能。
它可以从 0.35V 的低输入电压起动,适用于使用单串光电器件作为输入的应用。
2. 特征








工作输入电压范围:0.3 V 至 4.75 V
输出电压调整范围:3.0 V 至 5.0 V
启动时的最小输入电压:0.35 V
静态电流(无负载)
:41 μA
输入峰值电流限制:200 mA
内置 MPPT
内置到锂离子电池的充电电压/电流保护功能
低输出功率时自动 PFM/PWM 切换来提高效率









光电能量采集
热电能量采集
使用单串或多串光电器件的超级电容/锂离子电池充电器
便携式音频播放器
手机
电子书
电子词典
无线遥控器
传感器终端
3. 应用
Publication Number MB39C831_DS405-00014
Revision 4.0
Issue Date April 24, 2015
本手册记载了关于本公司最新技术规格。Spansion Inc.已进入本产品的量产体制,本手册的下一版本不会有大的变动。但是,错字和规格的修正,又或者关于提供的有效的组合
有可能会发生变更。
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Table of Contents
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
概要 ................................................................................................................................................ 3
特征 ................................................................................................................................................ 3
应用 ................................................................................................................................................ 3
引脚配置图 ..................................................................................................................................... 6
引脚功能描述 .................................................................................................................................. 7
框图 ................................................................................................................................................ 8
绝对最大额定值 .............................................................................................................................. 9
推荐工作条件 ................................................................................................................................ 10
电气特性 ....................................................................................................................................... 11
9.1
恒压模式电气特性.............................................................................................................. 11
9.2
充电模式下电气特性 .......................................................................................................... 12
9.3
升压直流-直流转换器的电气特性 ....................................................................................... 12
功能描述 ....................................................................................................................................... 13
10.1 动作概要 ............................................................................................................................ 13
10.2 启动/停止时序 .................................................................................................................... 14
10.3 MPPT 控制 ........................................................................................................................ 16
10.4 功能说明 ............................................................................................................................ 18
应用电路示例, 元件列表 ............................................................................................................... 21
应用手册 ....................................................................................................................................... 24
典型特性 ....................................................................................................................................... 26
关于印刷板的布局 ......................................................................................................................... 31
使用上的注意事项 ......................................................................................................................... 32
订购型号 ....................................................................................................................................... 33
产品标记 ....................................................................................................................................... 33
产品标签 ....................................................................................................................................... 34
推荐装配条件 ................................................................................................................................ 37
封装・外形尺寸图 ......................................................................................................................... 38
主要变更事项 ................................................................................................................................ 39
Figures
Figure 4-1 引脚配置图 ................................................................................................................................ 6
Figure 6-1 框图 ........................................................................................................................................... 8
Figure 7-1 功耗 — 工作环境温度 ............................................................................................................. 9
Figure 10-1 恒压模式(MPPT_ENA = L,ENA = H)的启动/停止时顺 .................................................... 14
Figure 10-2 充电模式(MPPT_ENA = H,ENA = H)的启动/停止时顺 ................................................... 15
Figure 10-3 MPPT 控制 ............................................................................................................................ 16
Figure 10-4 MPPT 动作 ............................................................................................................................ 17
Figure 11-1 恒压模式应用电路(MPPT_ENA = L,ENA = H) ................................................................ 21
Figure 11-2 充电模式应用电路(MPPT_ENA = H,ENA = H) ............................................................... 22
Figure 12-1 能量采集系统示例 ................................................................................................................. 25
Figure 13-1 恒压模式的典型特性(MPPT_ENA = L,ENA = H) ............................................................ 26
Figure 13-2 恒压模式的开关波形(MPPT_ENA = L,ENA = H) ............................................................ 29
Figure 13-3 充电模式的典型特性(MPPT_ENA = L,ENA = H) ............................................................ 30
Figure 13-4 充电模式中 VDD 引脚的电压波形(MPPT_ENA = H,ENA = H)........................................ 30
Figure 14-1 布局设计示例......................................................................................................................... 31
Figure 17-1 产品标记 ................................................................................................................................ 33
Figure 18-1 内包装标签[Q-Pack 标签(4 × 8.5 英寸)] ............................................................................ 34
Figure 18-2 Al(铝)袋标签[2 合 1 标签(4 × 8.5 英寸)] ........................................................................ 35
Figure 18-3 带卷标签[带卷标签(4 × 2.5 英寸)] ..................................................................................... 36
Figure 18-4 带卷标签[干燥包装&带卷标签(4 × 2.5 英寸)]..................................................................... 36
4
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Figure 18-5 外包装标签[购物标签(4 × 8.5 英寸)].................................................................................. 36
Figure 19-1 推荐装配条件......................................................................................................................... 37
Tables
Table 5-1 引脚功能描述 .............................................................................................................................. 7
Table 7-1 绝对最大额定值........................................................................................................................... 9
Table 8-1 推荐工作条件 ............................................................................................................................ 10
Table 9-1 恒压模式电气特性(MPPT_ENA = L,ENA = H) .................................................................... 11
Table 9-2 充电模式下电气特性(MPPT_ENA = H,ENA = H) ............................................................... 12
Table 9-3 升压直流-直流转换器的电气特性 .............................................................................................. 12
Table 10-1 模式控制 ................................................................................................................................. 18
Table 10-2 改变了恒压模式(MPPT_ENA = L,ENA = H)下的预置输出电压 ........................................ 18
Table 10-3 改变充电模式(MPPT_ENA = H,ENA = H)下的 MPPT 设置 .............................................. 18
Table 10-4 恒压模式的状态指示(MPPT_ENA = L,ENA = H) .............................................................. 20
Table 10-5 充电模式的状态指示(MPPT_ENA = H,ENA = H) ............................................................. 20
Table 11-1 元件列表.................................................................................................................................. 23
Table 12-1 电容制造商 .............................................................................................................................. 24
Table 16-1 订购型号 ................................................................................................................................. 33
Table 19-1 推荐装配条件 .......................................................................................................................... 37
Table 19-2 推荐装配条件(J-STD-020D) ............................................................................................... 37
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4. 引脚配置图
Figure 4-1 引脚配置图
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
(TOP VIEW)
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
28
PGND1
ENA
4
27
VDD
MPPT_ENA
5
26
DET0
SGND1
6
25
DET1
SGND3
7
24
VCC
N.C.
8
23
N.C.
N.C.
9
22
SGND2
N.C.
10
21
FB
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
PGND2
3
VOUT_S
S0
LX
VST
VOUT
29
MPPT_IN
2
MPPT_OUT
S1
CSH2
N.C.
CSH1
30
CSH0
1
N.C.
S2
(QFN_40PIN)
6
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5. 引脚功能描述
Table 5-1 引脚功能描述
引脚
引脚名称
I/O
1
S2
I
作为预置输出电压设置和 MPPT 设置使用的输入引脚
2
S1
I
作为预置输出电压设置和 MPPT 设置使用的输入引脚
3
S0
I
作为预置输出电压设置和 MPPT 设置使用的输入引脚
4
ENA
I
直流-直流转换器控制输入引脚
5
MPPT_ENA
I
MPPT 控制输入引脚
6
SGND1
–
模拟接地引脚
7
SGND3
–
模拟接地引脚
编号
说明
8、9、10、11
N.C.
–
未连接引脚(保持这些引脚为开路状态)
12
CSH0
O
用于 MPPT 的电容连接引脚,仅限充电模式
13
CSH1
I
用于 MPPT 的电容连接引脚,仅限充电模式
14
CSH2
I
用于 MPPT 的电容连接引脚,仅限充电模式
15
MPPT_OUT
O
用于 MPPT 输出引脚,仅限充电模式
16
MPPT_IN
I
用于 MPPT 输入引脚,仅限充电模式
17
VOUT
O
直流-直流转换器的输出引脚
18
LX
I
电感连接引脚
19
PGND2
–
电源接地引脚
20
VOUT_S
I
用于直流-直流转换器 FB 的输入引脚
21
FB
I
用于直流-直流转换器的反馈输入引脚
22
SGND2
–
直流-直流控制系统接地引脚
23
N.C.
–
未连接引脚(保持该引脚为开路状态)
24
VCC
O
控制系统电源输出引脚
25
DET1
O
用于状态通知的输出引脚
26
DET0
O
用于状态通知的输出引脚
27
VDD
I
外部电源输入引脚
28
PGND1
–
电源接地引脚
29
VST
O
启动电源输出引脚
N.C.
–
未连接引脚(保持这些引脚为开路状态)
30、31、32、33、
34、35、36、37、
38、39、40
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6. 框图
Figure 6-1 框图
L1
C1
LX
VST
VCC
VDD
VDD voltage
detector
(UVLO)
Start-Up
VCC voltage
detector
Boost DC/DC Converter
VCC
VOUT voltage
detector
PFM/PWM
Controler
C2
SW2
VOUT
VOUT_S
C3
C9
(*1)
Li-ion
Battery
MPPT
Controler
C6
C5
MPPT_OUT
R3
MPPT_IN
LOGIC
CSH1
VCC
C7
D2
DET0
DET1
BGR
C8
C11
FB
VOUT-VDD
voltage
inversion
detector
CSH2
MPPT_ENA
ENA
S0
S1
S2
D1
VCC
SW1
CSH0
VDD
C4
R1
R2
C10
*1: 在充电模式下连接锂离子电池(请参考 Figure 11-2)
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7. 绝对最大额定值
Table 7-1 绝对最大额定值
参数
符号
VDD 输入电压
VDD 引脚
VOUT、VOUT_S 引脚
VDDMAX
VOUT 输入电压
VOUTMAX
输入引脚输入电压
MPPT_ENA、ENA、
S2、S1、S0、
CSH0、CSH1、CSH2、
MPPT_IN、MPPT_OUT 引
脚
Ta ≤ +25°C
–
VINPUTMAX
功耗
PD
存放温度
TSTG
ESD 电压 1
VESDH
ESD 电压 2
VESDM
额定值
条件
人体放电模型
机械放电模型
单位
最小值
最大值
-0.3
+7.0
V
-0.3
+7.0
V
VCC 引脚
-0.3
电压+0.3
V
( ≤ +7.0)
–
2500(*1)
mW
-55
+125
oC
-2000
+2000
V
-200
+200
V
*1:在 θ ja(默认风速为 0m/s)+28oC/W 的条件下
Figure 7-1 功耗 — 工作环境温度
Power dissipation [W]
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-50
-25
0
25
50
75
100
Temperature [℃]
警告:
1. 如在半导体器件上施加的负荷 (电压、电流、温度等) 超过最大额定值,将会导致该器件永久性损坏, 因此
任何参数均不得超过其绝对最大额定值。
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8. 推荐工作条件
Table 8-1 推荐工作条件
参数
符号
VDD 输入电压
VVDD
VOUT 输入电压
VVOUT
输入引脚输入电压
VINPUT
工作环境温度
Ta
条件
VDD 引脚
VOUT 引脚
MPPT_ENA = H,ENA = H
MPPT_ENA、ENA、
S2、S1、S0 引脚
–
数值
单位
最小值
典型值
最大值
0.3
–
4.75
V
2.55
3
5.5
V
0
–
-40
–
VCC
引脚电压
+85
V
C
警告:
1. 为确保半导体器件的正常工作, 其须满足所推荐的运行环境或条件。器件在所推荐的环境或条件下运
行时, 其全部电气特性均可得到保证。
2. 请务必在所推荐的工作环境或条件范围内使用该半导体器件。
3. 如超出该等范围使用, 可能会影响该器件的可靠性并导致故障。
4. 本公司对本数据手册中未记载的使用范围、运行条件或逻辑组合不作任何保证。如果用户欲在所列条
件之外使用器件, 请务必事先联系销售代表。
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9. 电气特性
9.1
恒压模式电气特性
Table 9-1 恒压模式电气特性(MPPT_ENA = L,ENA = H)
(Ta = -40C 至+85C,VDD ≤ VOUT - 0.25 V,L = 4.7 µH,Cout = 10 µF)
参数
符号
启动时的最小输入电压
预置输出电压
条件
MPPT_ENA
VSTART
VOUT
L
电流消耗 1
IQIN
H
数值
其他内容
单位
最小值
典型值
最大值
VDD 引脚,Ta = +25C
–
0.35
0.5
V
S2 = L,S1 = L,S0 = L
2.940
3.000
3.060
V
S2 = L,S1 = L,S0 = H
3.234
3.300
3.366
V
S2 = L,S1 = H,S0 = L
3.528
3.600
3.672
V
S2 = L,S1 = H,S0 = H
4.018
4.100
4.182
V
S2 = H,S1 = L,S0 = L
4.410
4.500
4.590
V
S2 = H,S1 = L,S0 = H
4.900
5.000
5.100
V
–
0.75
5(*1)
mA
–
32
64
µA
ENA
VDD,LX 引脚输入电流,
VDD = 0.6 V,VOUT = 3.3 V,
IOUT = 0
电流消耗 2
VCC 检测电压 1
VOUT 检测电压 1
IQOUT
VOUT 引脚输入电流,
VOUT = 3.3 V,IOUT = 0
VCCDETH1
高阈值
2.8
2.9
3
V
VCCDETL1
低阈值
2.5
2.6
2.7
V
VOUTDETH1
高阈值
2.8
2.9
3
V
VOUTDETL1
低阈值
2.5
2.6
2.7
V
*1:此项目为参考值。
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9.2
充电模式下电气特性
Table 9-2 充电模式下电气特性(MPPT_ENA = H,ENA = H)
(Ta = -40C 至+85C,VDD ≤ VOUT - 0.25 V,L = 4.7 µH,Cout = 10 µF)
参数
符号
启动时的最小输入电压
MPPT 设置
条件
MPPT_ENA
VSTART
MPPTSET
H
电流耗散 2
H
IQOUT
数值
其他内容
单位
最小值
典型值
最大值
VDD 引脚,Ta = +25C
–
0.35
0.5
V
S2 = L,S1 = L,S0 = L
45
50
55
%
S2 = L,S1 = L,S0 = H
50
55
60
%
S2 = L,S1 = H,S0 = L
55
60
65
%
S2 = L,S1 = H,S0 = H
60
65
70
%
S2 = H,S1 = L,S0 = L
65
70
75
%
S2 = H,S1 = L,S0 = H
70
75
80
%
S2 = H,S1 = H,S0 = L
75
80
85
%
S2 = H,S1 = H,S0 = H
80
85
90
%
–
41
82
µA
ENA
VOUT 引脚输入电流,
VOUT = 3.3 V,IOUT = 0
UVLO 检测电压
VUVLOH
高阈值
0.2(*1)
0.3(*1)
0.4(*1)
V
(VDD 检测电压)
VUVLOL
低阈值
0.1
0.2
0.3
V
VCCDETH2
高阈值
2.5
2.6
2.7
V
VCCDETL2
低阈值
2.45
2.55
2.65
V
VOUTDETH2
高阈值
2.5
2.6
2.7
V
VCC 检测电压 2
VOUT 检测电压 2
VOUT 检测电压 3
VOUTDETL2
低阈值
2.45
2.55
2.65
V
VOUTDETH3
高阈值
3.88
4
4.12
V
VOUTDETL3
低阈值
3.58
3.7
3.82
V
*1:此项目为参考值。
9.3
升压直流-直流转换器的电气特性
Table 9-3 升压直流-直流转换器的电气特性
(Ta = -40C 至+85C,VDD ≤ VOUT - 0.25 V,L = 4.7 µH,Cout = 10µF)
参数
符号
LX 峰值电流
ILIMIN_A
最大输出电流
IOUT
振荡器频率
FOSC
线性调节
VLINE
负载调节
VLOAD
12
CONFIDENTIAL
条件
MPPT_ENA
数值
其他内容
典型值
最大值
–
200
–
mA
VDD = 0.6 V,VOUT = 3.3 V
8
–
–
mA
VDD = 3.0 V,VOUT = 3.3 V
80
–
–
mA
0.87
1
1.13
MHz
–
–
0.5
%
–
–
0.5
%
LX 引脚输入电流
L或H
H
单位
最小值
ENA
PWM 模式
0.4 V ≤ VDD ≤ VOUT - 0.25 V,
IOUT = 0
VDD = 0.6 V,VOUT = 3.3 V,
IOUT = 0 至 8 mA
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10. 功能描述
10.1 动作概要
MB39C831 是升压直流-直流转换器,它以内置振荡器设置的频率,控制内置 FET 进行同步整流动作。该转换
器在轻载时进入 PFM 模式。
该转换器包含恒压模式(MPPT_ENA = L)和充电模式(MPPT_ENA = H)。
恒压模式:VOUT 为由 S2、S1 和 S0 引脚设置的恒压输出。
充电模式:跟踪由 S2、S1 和 S0 引脚设置的 MPPT 点,调节输入电压(VIN) ,对锂离子电池充电。
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10.2 启动/停止时序
恒压模式:MPPT_ENA = L,ENA = H
为了运行恒压模式,需要将叠层陶瓷电容、电解电容、钽电容、双电层电容等连接到 VCC 引脚上。恒压模式
的应用电路示例请参考 Figure 11-1。
恒压模式的设置方法为:MPPT_ENA = L 和 ENA = H。MPPT_ENA 引脚接地(GND),ENA 引脚连接 VCC。
恒压模式的启动/停止时顺请参考 Figure 10-1。
Figure 10-1 恒压模式(MPPT_ENA = L,ENA = H)的启动/停止时顺
0.35V
VDD Voltage
VST
startup voltage
0.2V
0V
0V
2.9V
VCC Voltage
0V
VCC=VOUT
2.6V
2.6V
0V
0V
2.9V
VOUT Voltage
Constant Voltage Operation
0V
2.6V
0V
LX
switching
VCC-VOUT
OFF
SW1
OFF
ON
Same as VCC Voltage
DET1
0V
0V
DET0
0V
0V
U
S
[1]
D
[2]
S
[3]
D
D
[4]
U
U
D
[5]
[6]
Mark
U
S
D
State
UVLO
Start-Up
Boost DC/DC
[1] 给 VDD 引脚提供 0.35 V(启动时的最小输入电压:VSTART)或更高的电压时,启动电路被激活,开始对
VCC 电容 C2 充电(请参考 Figure 6-1)
。
[2] VCC 电压达到 2.9 V(VCC 检测电压 1 的高阈值:VCCDETH1)时,启动电路会停止工作,同时直流-直流
转换器被激活,开始对 VOUT 电容 C3 充电(请参考 Figure 6-1)
。
[3] VCC 电压由于内部电流消耗降低到 2.6 V 以下(VCC 检测电压 1 的低阈值:VCCDETL1)时,启动电路又
恢复工作。重复[2],[3]的动作,直到 VOUT 值达到 2.9 V(VOUT 检测电压 1 的高阈值:VOUTDETH1)为止。
[4] VOUT 电压达到 2.9 V(VOUT 检测电压 1:VOUTDETH1)时,接通 VCC 和 VOUT 间的内部开关 SW1(请
参考 Figure 6-1)
,连接 VCC 和 VOUT。在直流-直流转换器连续工作期间,对 VOUT 电容 C3 充电,直到达到
由 S2、S1 和 S0 引脚设置的预置电压值。
[5] VDD 电压下降到 0.3 V(VDD 输入电压:VVDD)或更低时,VOUT 和 VCC 的电压由于内部电流消耗将
开始下降。
[6] VOUT 电压达到 2.6 V (VOUT 检测电压 1 的低阈值: VOUTDETL1)以下或 VCC 电压达到 2.6 V (VCC
检测电压 1 的低阈值:VCCDETL1)以下时,断开内部开关 SW1,从而断开 VCC 和 VOUT。
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充电模式:MPPT_ENA = H,ENA = H
为了运行充电模式,需要将锂离子充电电池等连接到 VOUT 引脚上,以保证 VOUT 引脚始终有 2.6 V 以上的
电压供给。充电模式的应用电路示例请参考 Figure 11-2。
充电模式的设置方法为:MPPT_ENA = H,ENA = H。MPPT_ENA 和 ENA 均连接 VCC。充电模式的启动/停
止时顺请参考 Figure 10-2。
Figure 10-2 充电模式(MPPT_ENA = H,ENA = H)的启动/停止时顺
Release Voltage
0.35V
VDD Voltage
0V
VST
startup voltage
0V
0.2V
4V
VCC=VOUT
2.6V
VCC Voltage
VCC=VOUT
3.7V
2.55V
0V
0V
4V
VOUT=Li-ion Voltage(>=2.6V)
VOUT Voltage
0V
VOUT=Li-ion Voltage(>=2.55V)
3.7V
0V
2.55V
Battery Charging Operation
0V
LX
switching
VCC-VOUT
OFF
SW1
CSH1
OFF
ON
VCC/2
0V
0V
VCC/2
CSH2
0V
0V
DET1
0V
0V
DET0
0V
0V
Same as VCC Voltage
U
S
[1]
R
[2]
M
R
M
M
[3],[4]
R
M
U
[5]
U
[6]
Mark
U
S
R
M
State
UVLO
Start-Up
Release Voltage
MPPT Charge
[1] 给 VDD 引脚提供 0.35 V(启动时的最小输入电压:VSTART)或更高的电压时,启动电路被激活,开始对
VCC 电容 C2 充电(请参考 Figure 6-1)
。
[2] VCC 电压达到 2.6 V(VCC 检测电压 2:VCCDETH2 的高阈值)并且 VOUT 电压高于 2.6 V(VOUT 检测
电压 2:VOUTDETH2 的高阈值)时,接通 VCC 和 VOUT 间的内部开关 SW1(请参考 Figure 6-1)
。同时,直
流-直流转换器被激活,开始对锂离子电池充电(请参考 Figure 6-1)
,并且 MPPT 控制也会同时启用。
[3] 在直流-直流转换器连续工作期间,VDD 电压被控制到由 S0、S1 和 S2 引脚设置的 MPPT 值。
(更多有关
信息,请参考章节 10.3)
。
[4] 锂离子电池的电压达到 4 V(VOUT 检测电压 3:VOUTDETH3 的高阈值)时,会停止对锂离子电池进行
充电。锂离子电池的电压下降到 3.7 V(VOUT 检测电压 3:VOUTDETL3 的低阈值)时,将重新开始对锂离
子电池充电。
[5] VDD 电压下降到 0.3 V(UVLO 检测电压:VUVLOL 的低阈值)时,将停止直流-直流转换器动作,VOUT
和 VCC 的电压由于内部电流消耗开始下降。
[6 ] VOUT 电压达到 2.55 V(VOUT 检测电压 2 的低阈值:VOUTDETL2)以下或 VCC 电压达到 2.55 V (VCC
检测电压 2 的低阈值:VCCDETL2)以下时,断开内部开关 SW1,从而断开 VCC 和 VOUT。防止锂离子电池
过放电。
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10.3 MPPT 控制
通常一个光电器件的电压会根据负载电流而发生变化。功率达到最大值时的工作状态被称为最佳工作点。跟踪
最佳工作点的监控操作被称为 MPPT(最大功率点跟踪)控制。
MPPT 值设置
功率达到最大值时的电压被称为功率最大电压,并且无负载的电压被称为开路电压。功率最大电压与开路电压
的比值被定义为 MPPT 值。
在充电模式下,控制直流-直流转换器,使输入电压(VDD)跟踪由 S2、S1 和 S0 引脚所设置的 MPPT 值,以
达到最大功率。
在使用时,确认光电器件的功率-电压曲线,设置 MPPT 值。
Figure 10-3 MPPT 控制
Current(A)
Voltage depedence of Solar
cell_Current
Power
maximum
voltage
Release
voltage
Voltage(V)
Power(W)
Voltage depedence of Solar
cell_Power
Optimum
operating point
Voltage(V)
MPPT values[%] = Power maximum voltage/Open voltage×100
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MPPT 动作
充电模式的 MPPT 控制根据由 CSH1 和 CSH2 引脚电容 C5/C6 和 C7/C8(请参考 Figure 6-1)决定的内部脉冲
而动作。
在由 CSH1 引脚电容 C5/C6 决定的内部脉冲高电平期间,测量开路电压。测量值保持在 CSH0 引脚电容上。
在由 CSH2 引脚电容 C7/C8 决定的内部脉冲低电平期间,调节充电电流使 VDD 引脚的电压等于 MPPT 的设置
电压。通过以下公式计算 MPPT 的设置电压。
MPPT 设置电压 = 开路电压 × MPPT 值 (请参考 Table 10-3)
使用所推荐的器件时,其频率被设置为 0.35 Hz,占空比为 5%。
不使用所推荐的器件时,请注意下面事项:
・一般情况下,叠层电容器存在漏电流。如果设置的内部脉冲低电平期间过长,保持在 CSH0 电容上的开路
电压下降。可能导致 MPPT 设定不正确。
・如果设置的内部脉冲高电平期间过短,开路电压的测量时间不够,也可能导致 MPPT 设定不正确。
Figure 10-4 MPPT 动作
Release voltage
VDD pin
voltage
MPPT setting voltage
Full charge detection
VOUT pin
voltage
Chareging resume
LX waveform
Measurement of release voltage
No DC/DC operation
Internal Pulse
Frequency 0.35Hz Duty 5%,
when using recommended parts
Charging Operation
time
The period of high level is set
by capacitors C5 and C6.
The period of high level is set
by capacitors C7 and C8.
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10.4 功能说明
模式控制
模式受 MPPT_ENA 引脚的控制。决定充电模式和恒压模式,同时决定是否使用 MPPT、UVLO、VCC 检测和
VOUT 检测功能。根据具体的应用设置 MPPT_ENA 引脚。
同时,直流-直流转换器受 ENA 引脚的控制。Table 10-1 所示为工作状态迁移。
Table 10-1 模式控制
ON
ON
H
充电使能
ON
ON
OFF
OFF
ON
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
ON
OFF
OFF
ON
ON
ON
ON
ON
检测
充电停止
ON
ON
压反向
L
VOUT-VDD 电
OFF
VOUT 检测 1
OFF
OFF
VCC 检测 2
OFF
VOUT 输出使能
VCC 检测 1
VOUT 输出停止
VOUT 检测 3
H
L
H
工作状态
VOUT 检测 2
充电
MPPT
L
UVLO
恒压
功能
ENA 引脚
模式
引脚
MPPT_ENA
输入信号
OFF
ON
改变预置输出电压和 MPPT 设置
设定状态由 MPPT_ENA、ENA、S2、S1 和 S0 引脚控制。
在恒压模式下设置预置的输出电压:设置 MPPT_ENA = L,ENA =H,然后通过 S2、S1 和 S0 引脚进行设置。
在充电模式下设置该 MPPT 值:设置 MPPT_ENA = H,ENA = H,然后通过 S2、S1 和 S0 引脚进行设置。
Table 10-2 改变了恒压模式(MPPT_ENA = L,ENA = H)下的预置输出电压
输入信号
MPPT_ENA 引脚
L
ENA 引脚
H
控制
S2 引脚
S1 引脚
S0 引脚
预置输出电压(V)
L
L
L
3.0
L
L
H
3.3
L
H
L
3.6
L
H
H
4.1
H
L
L
4.5
H
L
H
5.0
H
H
L
禁止使用
H
H
H
禁止使用
Table 10-3 改变充电模式(MPPT_ENA = H,ENA = H)下的 MPPT 设置
输入信号
MPPT_ENA 引脚
H
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ENA 引脚
H
控制
S2 引脚
S1 引脚
S0 引脚
MPPT 值
L
L
L
L
50%
L
H
55%
L
L
H
L
60%
H
H
65%
H
H
L
L
70%
L
H
75%
H
H
H
L
80%
H
H
85%
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VCC 检测 1、2(VCC 检测电压 1、2):VCC 电压保护
该功能适用于恒压模式(MPPT_ENA = L)和充电模式(MPPT_ENA = H)。
- 恒压模式(MPPT_ENA = L)
当检测到 VCC 引脚电压等于或高于阈值(VCCDETH1 = 2.9 V)时,DC/DC 转换器开始工作。同时接
通 VCC 和 VOUT 间的内部开关。
本功能存在迟滞,当检测到 VCC 引脚电压等于或低于阈值(VCCDETL1 = 2.6 V)时,DC/DC 转换器
会停止工作。同时断开 VCC 和 VOUT 间的内部开关。
当 VCC 引脚电压再一次高于阈值(VCCDETH1 = 2.9 V)时,该功能重复。
- 充电模式(MPPT_ENA = H)
当检测到 VCC 引脚电压等于或高于阈值(VCCDETH2 = 2.6 V)时,DC/DC 转换器开始工作。同时接
通 VCC 和 VOUT 间的内部开关。
本功能存在迟滞,当检测到 VCC 引脚电压等于或低于阈值(VCCDETL2 = 2.55 V)时,DC/DC 转换
器停止工作。同时断开 VCC 和 VOUT 间的内部开关。
当 VCC 引脚电压再一次高于阈值(VCCDETH2 = 2.6 V)时,该功能重复。
VOUT 检测 1、2(VOUT 检测电压 1、2)
该功能适用于恒压模式(MPPT_ENA = L)和充电模式(MPPT_ENA = H)。
- 恒压模式(MPPT_ENA = L)
检测到 VOUT 引脚电压在阈值(VOUTDETH1 = 2.9 V)以上时,接通 VCC 和 VOUT 间的内部开关。
本功能存在迟滞,检测到 VOUT 引脚电压在阈值(VOUTDETL1 = 2.6 V)以下时,断开 VCC 和 VOUT
间的内部开关。
当 VOUT 引脚电压再一次高于阈值(VCCDETH1 = 2.9 V)时,该功能重复。
- 充电模式(MPPT_ENA = H)
当检测到 VOUT 引脚电压等于或高于阈值(VOUTDETH2 = 2.6 V)时,DC/DC 转换器开始工作。同
时接通 VCC 和 VOUT 间的内部开关。
本功能存在迟滞,当检测到 VOUT 引脚电压等于或低于阈值(VCCDETL2 = 2.55 V)时,DC/DC 转换
器停止工作。同时断开 VCC 和 VOUT 间的内部开关。
当 VOUT 引脚电压再一次高于阈值(VCCDETH2 = 2.6 V)时,该功能重复。
VOUT 检测 3(VOUT 检测电压 3)
该功能适用于充电模式(MPPT_ENA = H)。
当 VOUT 引脚电压高于阈值(VOUTDETH3 = 4 V)时,DC/DC 转换器停止工作。
本功能存在迟滞,当 VOUT 引脚电压低于阈值(VOUTDETL3 = 3.7 V)时,DC/DC 转换器重新启动。
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UVLO
该功能适用于充电模式(MPPT_ENA = H)。
DC/DC 转换器起动,并且处于充电动作的场合,当 VDD 引脚电压低于低阈值(VUVLOL = 0.2 V)时,UVLO
功能被激活,DC/DC 转换器停止工作。
之后,在 VDD 引脚电压高于高阈值(VUVLOH = 0.3 V)时,DC/DC 转换器会重新启动。
VOUT-VDD 电压反向监控
该功能适用于充电模式(MPPT_ENA = H)。
当检测到 VDD 引脚电压等于或高于 VOUT 引脚电压时,DC/DC 控制器停止工作。
输出电流保护
具有电流限制功能,用于保护过负载电流对电路造成的影响。当 LX 引脚上输入的电流达到 LX 峰值电流
(ILIMIN_A)时,为避免毁坏 IC,输出电压会下降。
状态指示
该功能与 MPPT_ENA 设置无关。
VCC 电压状态,VOUT 电压状态和 VOUT-VDD 电压反向状态由 DET[1:0]信号指示。
状态指示并非电压正常功能。
Table 10-4 恒压模式的状态指示(MPPT_ENA = L,ENA = H)
输出信号
状态
DET1 引脚
DET0 引脚
恒压模式(MPPT_ENA = L, ENA = H)
L
L
VCC 终端 ≤ VCC 检测电压 1,VOUT 终端 ≤ VOUT 检测电压 1
L
H
VCC 终端 ≥ VCC 检测电压 1,VOUT 终端 ≤ VOUT 检测电压 1
H
L
H
H
恒压工作状态:
VCC 终端 ≥ VCC 检测电压 1,VOUT 终端 ≥ VOUT 检测电压 1
VCC 终端 ≤ VCC 检测电压 1,VOUT 终端 ≥ VOUT 检测电压 1
Table 10-5 充电模式的状态指示(MPPT_ENA = H,ENA = H)
输出信号
状态
DET1 引脚
DET0 引脚
充电模式(MPPT_ENA = H,ENA = H)
L
L
VCC 终端 ≤ VCC 检测电压 2,VOUT 终端 ≤ VOUT 检测电压 2
L
H
异常状态:
VDD 高于 VOUT 电压(VOUT < VDD)(*1)
保护停止状态:
H
L
在该过程中,VOUT 达到 VOUT 检测电压 3 后(VOUTDETH3 = 4 V),
会从 4 V 下降为 3.7 V(*2)
H
H
MPPT 工作状态:
VCC 终端 ≥ VCC 检测电压 2,VOUT 终端 ≥ VOUT 检测电压 2
*1:DET[1:0]=[L:L]的优先级最高。
*2:DET[1:0]=[L:H]的优先级最高。
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11. 应用电路示例, 元件列表
恒压模式
Figure 11-1 恒压模式应用电路(MPPT_ENA = L,ENA = H)
L1 4.7µF
C1
10µF
Solar
Cell
LX
VST
VDD
D1
C11
D2
C2
VZ = 6.2V
(IZ = 250µA)
VCC
VZ = 6.2V
(IZ = 250µA)
VOUT
VOUT_S
GND
MPPT_ENA
VCC
ENA
S0
DET0
VCC or GND
S1
DET1
VCC or GND
S2
MPPT_OUT
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1µF
C3
10µF
Super
Cap
FB
VCC or GND
CSH2
47nF
CSH1
CSH0
MPPT_IN
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充电模式
Figure 11-2 充电模式应用电路(MPPT_ENA = H,ENA = H)
L1 4.7µF
C1
10µF
Solar
Cell
LX
VST
D1
VDD
C11
VZ = 6.2V
(IZ = 250µA)
VCC
D2
C2
VZ = 6.2V
(IZ = 250µA)
VOUT
10µF
C9
MPPT_ENA
VCC
ENA
CONFIDENTIAL
33pF
Li-ion
Battery
FB
VCC or GND
S0
DET0
VCC or GND
S1
DET1
VCC or GND
S2
MPPT_OUT
CSH2
22
1µF
C3
VOUT_S
VCC
47nF
CSH1
CSH0
C8
C7
C6
C5
C4
47nF
100nF
4.7nF
3.3nF
470nF
MPPT_IN
R1
R2
100kΩ
100kΩ
R3
200kΩ
C10
10nF
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器件表
Table 11-1 元件列表
器件编号
数值
说明
C1
10 μF
电容器
C2
1 μF
电容器
C3
10 μF
电容器
C4
470 nF
电容器
C5
3.3 nF
电容器
C6
4.7 nF
电容器
C7
100 nF
电容器
C8
47 nF
电容器
C9
33 pF
电容器
C10
10 nF
电容器
C11
47 nF
电容器
R1
100 kΩ
电阻
R2
100 kΩ
电阻
R3
200 kΩ
电阻
L1
4.7 μH
电感器
D1
VZ = 6.2 V (LZ = 250 µA)
稳压二极管
D2
VZ = 6.2 V (LZ = 250 µA)
稳压二极管
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12. 应用手册
电感器
MB39C831 设计使用 4.7 µH 的电感器。请选择标称值为 4.7 µH 的电感器。此外,选用电感器时,需要保证其
直流额定值可以满足电感器的峰值电流。
根据采集器的最大电流(IINMAX)
,可以通过下面公式计算出电感器在稳定状态模式下的峰值电流(ILMAX)
。
VVDD × (VVOUT − VVDD )
2 × VVOUT × FOSC × L
= 1MHz (Typ)
ILMAX = IINMAX +
FOSC
能量采集器(光电)
在采集光伏能量的情况下,需要使用开路电压小于 4.75 V 和预置输出电压的光电器件。获得的电能随着照度
的增加而增加。
光电器件有硅系及有机系两种。硅系光电器件分为单晶硅、多晶硅、非晶硅(薄膜型)等。有机系光电器件分
为染料敏化、有机薄膜等。
单晶硅和多晶硅光电器件的能量转换效率高。非晶硅(薄膜型)光电器件轻便灵活,并且生产成本较低。
染料敏化光电器件不使用硅原料,由增感染料和电解质组成电化学构造。有机薄膜光电器件虽然变换效率较低,
但轻便灵活,并且容易生产。
能量采集器(温差发电)
温差发电利用器件高温侧与低温侧的温度差产生电势。温差发电包括利用 Seebeck 效应的 Peltier 元件以及由热
电偶并联或串联组成的热电堆。
输入和输出电容器的大小
电容有叠层陶瓷电容、电解电容、双电层电容(EDLC)等。叠层陶瓷电容一般为小型,静电容量比较低,但
能够承受较高电压。电解电容的静电容量一般为数十 µF 到 mF,但随容量及耐压值的增加而大型化。双电层
电容器的静电容量可以高达数 F,但耐压较低,使用时要注意。另外,漏电流,等效串联电阻(ESR)和温度
特性也是需要考虑的特性。
Table 12-1 电容制造商
器件型号/系列名称
类型、电容
EDLC351420-501-2F-50
EDLC、500mF
EDLC082520-500-1F-81
EDLC、50mF
EDLC041720-050-2F-52
EDLC、5mF
金电容
EDLC
制造商
TDK 公司
Panasonic 公司
需要用采集到的能量对 Cin 和 Cout 充电,用于运行应用模块。如果这些电容器过大,那么为这些电容器充电
会占用较长时间,系统不能频繁运行。另外,如果这些电容器过小,不能储存足够的能量,应用模块会在一次
运行途中停止。因此,Cin 和 Cout 的大小非常重要。
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首先,使用以下公式和动作电压、电流以及时间计算应用模块所消耗的能量。
EAppli. [J] = VAppli. × IAppli. × t Appli.
1
2
存储在电容器的能量可以通过下面公式计算得到。
Ec [J] =
1 2
CV
2
因为电容器中的能量与电压的二次方成正比,因此升压型 DC/DC 转换器的场合,加大 Cout 容量比较有利。
调整 Cin 和 Cout 的大小,使之满足以下公式(参照 Figure 12-1)
。MB39C831 的效率(η)由应用的消费电流
以及 Figure 13-1 的效率与 IOUT 图形决定。
EAppli. ≤ dECin × η + dECout
1
2
dECin 和 dECout 是应用可以使用的能量。
1
dECin [J] = Cin(VDD2 − 0.32 )
2
1
dECout [J] = Cout(VOUT 2 − VOMIN2 )
2
Figure 12-1 能量采集系统示例
VDD
Cin
Harvester
VDD
0.3V
0V
MB39C831
Efficiency(η)
Available Energy
VDD
0.3V
VOUT
+
VOUT
VOMIN
Cout
Appli.
0V
Total Energy
: VDD input voltage
: Min VDD input voltage
VOUT
VOMIN
: Preset output voltage
: Min. operating voltage of an application
在计算初始充电时间(TInitial)前,先要计算 Cin 和 Cout 中存储的总能量(ECin 和 ECout)
。
1
ECin [J] = Cin × VDD2
2
1
ECout [J] = Cout × VOUT 2
2
PHarvester 指的是采集器的发电能力。初始充电时间(TInitial)可通过下面的公式计算得到。
TInitial =
ECin
PHarvester
+
ECout
PHarvester × η
重复充电时间(TRepeat)可通过下面公式计算得到。TRepeat 比 TInitial 更短。
TRepeat =
dECin
dECout
+
PHarvester PHarvester × η
April 24, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-Z
CONFIDENTIAL
25
D a t a S h e e t
13. 典型特性
Figure 13-1 恒压模式的典型特性(MPPT_ENA = L,ENA = H)
Line Regulation: VOUT vs
VDD
o
Line Regulation: VOUT vs
VDD
o
VDD = 0.6V, IOUT = 0A, Ta = 25 C
3.05
5.08
3.03
3.33
5.07
3.02
VOUT [V]
3.34
3.01
3.32
3.31
0.5
1.0
1.5
VDD [V]
2.0
2.5
0.5
1.0
1.5
2.0
VDD [V]
Data831001
2.5
3.0
5.04
0
3.5
Preset output voltage = 3.0V
3.00
3.31
VDD = 3.1V
3.30
VDD = 0.6V
1m
0.01
IOUT [A]
0.1
3.28
1µ
1
100
Preset output
voltage = 3.0V
0.1m
1m
0.01
IOUT [A]
0.1
VDD = 2.8V
Efficiency [%]
VDD = 0.6V
20
26
CONFIDENTIAL
0.1
1
Data831007
1m
0.01
IOUT [A]
0.1
1
Data831006
Ta = 25 C
Preset output
voltage = 5.0V
VDD = 3.1V
VDD = 4.8V
80
60
VDD = 0.6V
40
1µ
0.1m
Efficiency
vs Inductor current
o
100
20
0.1m
1m
0.01
Inductor current [A]
0.01m
Data831005
Ta = 25 C
80
40
0.01m
5.01
1µ
1
Preset output
voltage = 3.3V
60
0
1µ
5.03
Efficiency
vs Inductor current
o
Ta = 25 C
80
0.01m
Data831004
Efficiency
vs Inductor current
o
100
VDD = 4.8V
5.02
Efficiency [%]
0.1m
5.04
VDD = 0.6V
3.29
0.01m
Ta = 25 C
VDD = 0.6V
2.99
5
Data831003
5.05
VOUT [V]
VOUT [V]
VDD = 2.8V
4
Preset output voltage = 5.0V
3.32
3.01
3
Load Regulation:
VOUT vs IOUT
o
5.06
Preset output voltage = 3.3V
3.02
2
VDD [V]
Ta = 25 C
3.33
1
Data831002
Load Regulation:
VOUT vs IOUT
o
Ta = 25 C
2.98
1µ
5.06
5.05
3.30
0.0
3.0
Load Regulation:
VOUT vs IOUT
o
3.03
VOUT [V]
Preset output voltage = 5.0V
3.04
3.00
0.0
VDD = 0.6V, IOUT = 0A, Ta = 25 C
5.09
Preset output voltage = 3.3V
VOUT [V]
VOUT [V]
Preset output voltage = 3.0V
Efficiency [%]
Line Regulation: VOUT vs
VDD
o
VDD = 0.6V, IOUT = 0A, Ta = 25 C
3.35
60
VDD = 0.6V
40
20
0.01m
0.1m
1m
0.01
Inductor current [A]
0.1
1
Data831008
0
1µ
0.01m
0.1m
1m
0.01
Inductor current [A]
0.1
1
Data831009
MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
D a t a S h e e t
420
Min. VDD input voltage in start-up
vs Temp.
IQOUT vs Temp.
4.0
Efficiency vs VDDo
VDD = 0V
100
IOUT = 10mA, Ta = 25 C
Preset output voltage = 3.0V
3.5
400
Preset output voltage = 3.0V
Preset output voltage = 3.6V
Preset output voltage = 5.0V
in applying 5.0V to VOUT
90
3.0
360
340
Efficiency [%]
IQOUT [µA]
VDD [mV]
380
2.5 in applying 3.6V to VOUT
2.0
1.5 in applying 3.0V to VOUT
80
70
60
1.0
320
100
-20
0
20
40
Temp. [oC]
60
0.0
-40
80 85
Data831010
Inductor current in start-up
vs VDD
100
Preset output voltage = 3.0V
Inductor current in start-up [mA]
Inductor current in start-up [mA]
20
40
Temp. [oC]
60
40
0.0
80 85
Data831011
Inductor current in start-up
vs VDD
100
70
60
50
40
30
20
25oC
o
-40 C
85oC
0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
VDD [V]
Data831013
April 24, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-Z
70
60
25oC
40
30
1.0
1.5
2.0
VDD [V]
2.5
3.0
3.5
Data831012
Inductor current in start-up
vs VDD
90
80
50
0.5
Preset output voltage = 5.0V
90
80
CONFIDENTIAL
0
Preset output voltage = 3.6V
90
10
-20
-40oC
85oC
20
10
0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
VDD [V]
Data831014
Inductor current in start-up [mA]
300
-40
50
0.5
80
-40oC
25oC
70
60
85oC
50
40
30
20
10
0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
VDD [V]
Data831015
27
D a t a S h e e t
70
60
50
40
30
20
80
Maximum output current
vs Preset output voltages
30
20
VDD = 2.0V
250
300
-40oC
25oC
85oC
200
150
100
50
0
3.0V
3.3V
3.3V
70
60
50
40
30
20
0
3.0V
3.6V
4.1V
4.5V
5.0V
Preset output voltages
Data831017
Maximum output current
vs Preset output voltages
250
-40oC
25oC
85oC
150
100
50
0
3.3V
3.3V
3.6V
4.1V
4.5V
5.0V
Preset output voltages
Data831018
Maximum
output current vs VDD
o
300
200
60
80
10
VDD = 3.0V
3.6V
4.1V
4.5V
5.0V
Preset output voltages
Data831019
-40oC
25oC
85oC
VDD = 1.0V
40
0
3.0V
Maximum output current
vs Preset output voltages
90
50
0
3.0V
3.6V
4.1V
4.5V
5.0V
Preset output voltages
Data831016
-40oC
25oC
85oC
60
10
3.3V
100
70
10
300
Maximum output current [mA]
VDD = 0.6V
90
Maximum output current [mA]
Maximum output current [mA]
80
-40oC
25oC
85oC
Maximum output current
vs Preset output voltages
Maximum output current [mA]
VDD = 0.3V
90
100
Maximum output current : IOUT [mA]
Maximum output current
vs Preset output voltages
Maximum output current [mA]
100
3.6V
4.1V
4.5V
Preset output voltages
5.0V
Data831020
Ta = 25 C
Preset output voltage =
3.0V
3.3V
3.6V
200
250
150
100
4.1V
4.5V
5.0V
50
0
0
1
2
3
VDD [V]
4
5
Data831021
VOUT pin current
vs Preset output voltages
VDD = 0.6V, Ta = 25oC
MPPT_ENA = L, ENA = H
VOUT pin current [µA]
50
40
30
20
10
0
3.3V
28
CONFIDENTIAL
3.6V
4.1V
4.5V
Preset output voltages
5.0V
Data831022
MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
D a t a S h e e t
Figure 13-2 恒压模式的开关波形(MPPT_ENA = L,ENA = H)
Waveforms : PWM mode
Waveforms : PWM mode
VDD = 0.6V, L = 4.7µH, IOUT = 10mA
VDD = 0.6V, L = 4.7µH, IOUT = 10mA
Preset output voltage = 3.3V
Preset output voltage = 3.3V
VOUT
5mV/DIV
AC-COUPLED
VOUT
5mV/DIV
AC-COUPLED
ILX
100mA/DIV
ILX
100mA/DIV
1µs/DIV
400ns/DIV
Wave831001
Wave831002
Waveforms : PFM mode
Waveforms : PFM mode
VDD = 0.6V, L = 4.7µH, IOUT = 1mA
VDD = 0.6V, L = 4.7µH, IOUT = 1mA
Preset output voltage = 3.3V
Preset output voltage = 3.3V
VOUT
5mV/DIV
AC-COUPLED
VOUT
5mV/DIV
AC-COUPLED
ILX
100mA/DIV
ILX
100mA/DIV
10µs/DIV
4µs/DIV
Wave831003
April 24, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-Z
CONFIDENTIAL
Wave831004
29
D a t a S h e e t
Figure 13-3 充电模式的典型特性(MPPT_ENA = L,ENA = H)
60
VOUT pin current
vs VOUT when VDD = 0.6V
6.0
o
VOUT pin current
vs VOUT when VDD = 0V
Ta = 25 C
MPPT_ENA = H, ENA = H
5.0
VOUT pin current [µA]
VOUT pin current [µA]
50
Ta = 25oC
MPPT_ENA = H, ENA = H
40
30
20
10
4.0
3.0
2.0
1.0
0
3.0
3.5
4.0
4.5
VOUT [V]
5.0
5.5
0
3.0
3.5
Data831024
4.0
4.5
VOUT [V]
5.0
5.5
Data831025
Figure 13-4 充电模式中 VDD 引脚的电压波形(MPPT_ENA = H,ENA = H)
Waveforms : Charge mode (MPPT mode)
VDD
200mV/DIV
VDD = 0.6V, C5/C6 = 10nF/4.7nF, C7/C8 = 100nF/220nF
MPPT setting = 50%, MPPT setting voltage = 0.6V × 50%
in applying 3.3V to VOUT
MPPT setting = 50%, MPPT setting voltage = 0.6V × 50%
in applying 3.3V to VOUT
VDD
200mV/DIV
Measurement of release voltage
600
600
300
300
0
Period of 1 cycle
1s/DIV
1s/DIV
Wave831005
CONFIDENTIAL
Measurement of release voltage
0
Period of 1 cycle
30
Waveforms : Charge mode (MPPT mode)
VDD = 0.6V, C5/C6 = 3.3nF/4.7nF, C7/C8 = 100nF/47nF
Wave831006
MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
D a t a S h e e t
14. 关于印刷板的布局
设计布局时,需要注意以下几点。
− 将开关器件(*1)放置在顶层,并要避免使用通孔连接这些器件。
− 在开关器件(*1)的 GND 引脚的最近处设置通孔连接到接地层。
− 注意由输出电容器 C3、IC 的 VOUT 引脚和 PGND2 引脚组成的电流环路。让它们尽可能互相接近并以
−
−
−
−
最短距离连线,这样可以缩小电流环路。
使输出电容器 C1 和电感器 L1 彼此靠近。
将旁路电容器 C11 放置在接近 VST 引脚的地方,并使连接至接地层的通孔接近旁路电容器 C11 的 GND
引脚。
将旁路电容器 C2 放置在接近 VCC 引脚的地方,并使连接至接地层的通孔接近旁路电容器 C2 的 GND
引脚。
到 VOUT_S 引脚的反馈引线要从输出电容器 C3 引脚独立引出。连接到 VOUT_S 引脚的导线对噪声非常
敏感,因此,需要将它远离开关器件(*1)。需要特别注意避开来自电感器 L1 的泄漏磁通量,即使在电感
器 L1 的背面。
*1:开关器件:IC(MB39C831)
、输入电容器(C1)
、电感器(L1)
、输出电容器(C3)
。
请参考 Figure 6-1
VCC
C2
VOUT
LX
PGND2
VOUT_S
VST
PGND1
VDD
D1
C11
Figure 14-1 布局设计示例
C9
C3
C4-C8
Top Layer
R3,R2
R1,C10
Back Layer
April 24, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-Z
CONFIDENTIAL
C1
through-holes
L1
feedback wiring pattern
31
D a t a S h e e t
15. 使用上的注意事项
设定条件不可超过最大额定值
超过最大额定值的使用将会导致该器件的永久性损坏,。
另外,通常工作时,希望在推荐工作条件下使用,超出此条件的使用可能会影响该器件的可靠性并导致故障。
请在推荐工作条件下使用
推荐工作条件是确保 LSI 正常工作的推荐值。
在推荐工作条件范围以及各项目条件栏的条件下,电气特性的规格值都可得到保证。
关于基板的接地,按照通用阻抗设计。
请采取防静电措施。
− 使用已采取防静电措施的容器或具有导电性的容器存放半导体。
− 保管,搬运贴片后的电路板时,使用导电性包装袋或容器。
− 请将工作台,工具盒测量仪器接地。
− 在操作人员和接地之间,串联 250 kΩ~1 MΩ 电阻后接地。
不可施加负电压。
施加-0.3V 以下的负电压时,可能会使 LSI 的寄生晶体管启动并导致误动作。
32
CONFIDENTIAL
MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
D a t a S h e e t
16. 订购型号
Table 16-1 订购型号
型号
封装
40 引脚塑料 QFN
MB39C831QN
(LCC-40P-M63)
17. 产品标记
Figure 17-1 产品标记
MB 3 9 C 8 3 1
E2
INDEX
April 24, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-Z
CONFIDENTIAL
Lead free mark
33
D a t a S h e e t
18. 产品标签
Figure 18-1 内包装标签[Q-Pack 标签(4 × 8.5 英寸)]
Ordering Part Number
(P)+Part No.
Quantity
Mark lot information
Label spec
: Conformable JEDEC
Barcode form : Code 39
34
CONFIDENTIAL
MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
D a t a S h e e t
Figure 18-2 Al(铝)袋标签[2 合 1 标签(4 × 8.5 英寸)]
Ordering Part Number
(P)+Part No.
Mark lot information
Quantity
Caution
JEDEC MSL, if available.
April 24, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-Z
CONFIDENTIAL
35
D a t a S h e e t
Figure 18-3 带卷标签[带卷标签(4 × 2.5 英寸)]
Ordering Part Number
(P)+Part No.
Mark lot information
Quantity
Figure 18-4 带卷标签[干燥包装&带卷标签(4 × 2.5 英寸)]
Figure 18-5 外包装标签[购物标签(4 × 8.5 英寸)]
Quantity
36
CONFIDENTIAL
Ordering Part Number : (1P)+Part No.
MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
D a t a S h e e t
19. 推荐装配条件
Table 19-1 推荐装配条件
项目
内容
方法
IR(红外回流焊)/对流
次数
连续 3 次
保存期限
打开包装前
请在生产后两年时间内使用。
从打开包装到回流焊
7 天内完成
需要在温度为 125°C+/-3°C 的环境内对器件进行烘烤 24 个小时+2 个小
超过保存期限时(*1)
保存条件
时/-0 个小时。烘烤后请在 7 天内使用。
(只可烘烤两次)
温度为 5°C 到 30°C,相对湿度为 60%RH 以下。 (湿度越低越好)
*1:对于盘带封装产品,进行烘烤时,请将产品转放在耐热托盘上。另外,在转放过程中需要注意防止引脚变
形和 ESD 损坏。
Figure 19-1 推荐装配条件
Supplier Tp ≥ Tc
User Tp ≤ Tc
Tc
Tc -5°C
Supplier tp
User tp
Te m p e r a t u r e
Tp
tp
Max. Ramp Up Rate = 3°C/s
Max. Ramp Down Rate = 6°C/s
TL
Tsmax
Tc -5°C
tL
Preheat Area
Tsmin
ts
25
Time 25°C to Peak
Time
Table 19-2 推荐装配条件(J-STD-020D)
(封装表面温度)
。
最大为 260°C。
TL 到 TP:上升率
最大值为 3°C/s。
TS:预热和保温
150 到 200°C,60 到 120 秒
TP - tP:峰值温度
在 30s 内可以下降 260°C
TL – tL:液相温度
217°C,60 到 150 秒
TP 到 TL:下降率
最大值为 6°C /s。
从 25°C 到峰值
最大时间为 8 分钟
April 24, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-Z
CONFIDENTIAL
37
D a t a S h e e t
20. 封装・外形尺寸图
40-pin plastic QFN
Lead pitch
0.50 mm
Package width ×
package length
6.00 mm × 6.00 mm
Sealing method
Plastic mold
Mounting height
0.90 mm MAX
Weight
0.10 g
(LCC-40P-M63)
40-pin plastic QFN
(LCC-40P-M63)
4.50±0.10
(.177±.004)
6.00±0.10
(.236±.004)
INDEX AREA
6.00±0.10
(.236±.004)
0.25±0.05
(.010±.002)
4.50±0.10
(.177±.004)
0.45
(.017)
1PIN INDEX
R0.20(R.008)
0.50(.020)
(TYP)
0.40±0.05
(.016±.002)
+.0006
0.035 +0.015
-0.035 (.0014 -.0014 )
(0.20(.008))
0.85±0.05
(.033±.002)
C
2013 FUJITSU SEMICONDUCTOR LIMITED HMbC40-63Sc-1-1
Dimensions in mm (inches).
Note: The values in parentheses are reference values.
38
CONFIDENTIAL
MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
D a t a S h e e t
21. 主要变更事项
页
节
改变内容
初版 0.1 [2013 年 6 月 14 日]
-
-
第一版本
版本 1.0 [2013 年 11 月 18 日]
8
6. 框图
增加电容器
9
7. 最大绝对额定值
补充功耗额定值和图 7-1
将以前的表格分成全体和升压 DC/DC 转换器两部分
11、12
9. 电气特性
向表中添加 ENA = H 条件
更改输入电源电流条件
14
16
18
19、20
10. 功能
追加说明文
10.3 MPPT 控制
10.4 功能
将“与模式无关”改成“充电模式下”
UVLO
11. 示例
增加标准示例
12. 典型应用电路
增加了 D2 和 C11
电路
21
器件表
增加了 D2 和 C11
23
14. 订购信息
添加了“表 14-2. EVB 订购信息”
24
15. 标注
增加了新内容
25
16. 产品标签
增加了新内容
26
17. 推荐的安装条件
-
增加了新内容
-
公司名称和布局设计更改
版本 2.0 [2014 年 8 月 29 日]
11、12
15
17
19
9. 电气特性
表 9-1,表 9-2
10.2 启动/关闭顺序
图 10-1
10.2 启动/关闭顺序
图 10-2
10.4 功能说明
表 10-2,表 10-3
电气特性表被分成恒压模式的电气特性和充电模式的电气特性两部分
添加了 MPPT_ENA、ENA、DET1 和 DET0 引脚的顺序
添加了 MPPT_ENA、ENA、DET1 和 DET0 引脚的顺序
预设输出电压和 MPPT 设置表被分成预设输出电压表和 MPPT 设置表两部分
10.4 功能说明
状态通知
21
状态指示表被分成恒压模式和充电模式两部分
表 10-4,表 10-5
25、26
12. 应用手册
增加了 12. 应用手册
27 到 31
13. 典型特性
增加了 13. 典型特性
14. 印刷电路板的布局
增加了 14. 印刷电路板的布局
18.产品标签
更改了 18. 产品标签
32
36 到 39
版本 3.0 [2014 年 10 月 10 日]
3
21
24
26
修改了句子的表达方式
1. 说明
(MPPT) →(MPPT: 最大功率点跟踪)
10.4 功能
增加了下面的句子
状态通知
“状态指示并非电压正常功能”
11. 典型应用电路
表 11-1. 器件表
12. 应用手册
图 12-1
April 24, 2015, MB39C831_DS405-00014-4v0-Z
CONFIDENTIAL
对器件编号 C6 进行更改
4.7 pF → 4.7 nF
对“图 12-1. 使用电源门控的应用示例”增加了注释
39
D a t a S h e e t
页
37
节
19. 推荐的安装条件
表 19-1
修改内容
对保存期限条件进行了更改
70%RH → 60%RH
版本 4.0
7
11
12
12
13
14、15
16、17
18 到 20
5. 引脚说明
对“表 5-1. 引脚说明”中所有 N.C.引脚进行了补充说明
“未连接引脚” → “未连接引脚(保持该引脚为开路状态)
”
9. 电气特性
更改了“表 9-1”中的参数名称
9.1 恒压模式的电气特性
“输入电源电流” → “电流消耗 1”
电气特性
“电流消耗” → “电流消耗 2”
9. 电气特性
9.2 充电模式的电器特性
9. 电气特性
9.3 升压直流-直流转换器的电器特性
10. 功能
10.1 动作概要
10. 功能
10.2 启动/停止时序
10. 功能
10.3 MPPT 控制
10. 功能
10.4 功能说明
更改了“表 9-2”中的参数名称
“电流消耗” → “电流消耗 2”
删除了“表 9-2”中的“输入电源电流”一行
删除了“*2”注释内容
更新了“10.1 动作概要”
更新了“10.2 启动/停止时序”
更新了“10.3 MPPT 控制”
更新了“10.4 功能说明”
在“电感器”部分补充了根据最大电流计算的公式
24,25
12. 应用手册
添加了“表 12-1. 电容器制造商”
删除了图 12-1 中电源门控说明的内容
更新了“13. 典型特性”
26 到 30
13. 典型特性
33
16. 订购信息
替换了“图 13-1”中的效率曲线图
“效率和 IOUT” → “效率和电感器电流”
40
CONFIDENTIAL
移除了“表 16-2. EVB 订购信息”
MB39C831_DS405-00014-4v0-Z, April 24, 2015
D a t a S h e e t
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