ETC QX2301

QX2301
PFM 升压 DC-DC 变换器
概述
QX2301 系列产品是一种高效率、低纹波、
工作频率高的 PFM 升压 DC-DC 变换器。
QX2301系列产品仅需要四个元器,就可完
成将低输入的电池电压变换升压到所需的工作
电压，非常适合于便携式1～4 节普通电池应
用的场合。
电路采用了高性能、低功耗的参考电压电
路结构，同时在生产中引入修正技术，保证了
输出电压的高输出精度及低温度漂移。
QX2301 可 提 供 SOT-23-3, SOT-23-5,
SOT-89 封装形式,SOT23-5 封装内置 EN 使能端，
可控制变换器的工作状态，可使它处于关断省
电状态，功耗降至最小。
订货信息
特性
最高工作频率:260KHz
输出电压:2.0V～5.0V（步进 0.1V）
低起动电压：0.8V(1mA)
输出精度:优于±2.5%
最高效率:87%
输出电流：大于 300mA（Vi=2.5V，Vo=3.3V）
低纹波，低噪声
应用范围
1～3 个干电池的电子设备,如：电子词典、
数码相机、LED 手电筒、LED 灯、血压计、MP3、
遥控玩具、无线耳机、无线鼠标键盘、医疗器
械、防丢器、汽车防盗器、充电器、VCR、PDA
等手持电子设备
典型应用电路图
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QX2301
方框图
管脚定义
封装型式和管脚号
符号
说明
QX2301
QX2301
QX2301
LXXT
LXXF
LXXE
SOT-23-3
SOT-23-5
SOT-89
LX
2
5
3
开关脚
VOUT
3
2
2
输出电压
EN
-
1
-
使能端
GND
1
4
1
地
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QX2301
最大额定参数值
参数
符 号
电压
电流
电源功耗
说
明
典型值
单位
Vmax
供给 UOUT 和 VLX 端的最大电压值
8
V
Vmin-max
在 EN 端的电压范围
-0.3-VOUT+0.3
V
ILXmax
LX 端最大电流
1000
mA
Psot-23-3
SOT-23-3 封装最大电流功耗
0.25
W
Psot-23-5
SOT-23-5 封装最大电源功耗
0.25
W
Psot-89
SOT-89 封装最大电源功耗
0.5
W
Tmin-max
工作温度范围
-20-85
o
C
Tstorage
存储温度范围
-40-165
o
C
VESD
人体静电耐压值
2000
V
温度
ESD
电气特性
参数
符号
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
输出电压精度
△VOUT
-2.5
2.5
%
最大输入电压
VINMAX
0.7
VOUT
V
起动电压
VSTART
0.85
V
保持电压
VHOLD
最大振荡频率
FMAX
200
260
280
KHz
振荡信号占空比
DCOSC
75
80
85
%
效率
η
84
87
%
限流
ILIMIT
800
1000
mA
无负载状态下输入电流
IIN0
待机（省电）状态输入电流
EN “高”电压值
IINQ
ILOAD=1mA, VIN:0 →
2V
ILOAD=1mA, VIN:2 →
0V
0.6
600
V
VIN=1.8V VOUT=3.0V
20
uA
VIN=1.8V VOUT=5.0V
25
uA
No load, EN=“low”
1
0.4*VOUT
uA
V
EN “低”电压值
0.2
V
EN “高” 输入电流
0.1
uA
EN “低” 输入电流
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-0.1
uA
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QX2301
典型应用线路
应用指引
QX2301是 一 款 BOOST 结 构 、电 压 型 PFM控 制 模 式 的 DC-DC转 换 电 路 。芯 片 内 部
包 括 输 出 电 压 反 馈 和 修 正 网 络 、启 动 电 路 、震 荡 电 路 、参 考 电 压 电 路 、PFM 控 制
电 路 、过 流 保 护 电 路 以 及 功 率 管 。QX2301所 需 的 外 部 元 器 件 非 常 少 ，只 需 要 一 个
电 感 、一 个 肖 特 基 二 极 管 和 输 入 输 出 电 容 就 可 以 提 供 2.5V~6.0V 的 稳 定 的 低 噪 声
输出电压。
PFM控 制 电 路 是 QX2301的 核 心 ， 该 模 块 根 据 其 他 模 块 传 递 的 输 入 电 压 信 号 、
负载信号和电流信号来控制功率管的开关，从而达到控制电路恒压输出的作用。
在 PFM控 制 系 统 中 ，固 定 震 荡 频 率 和 脉 宽 ，稳 定 的 输 出 电 压 是 根 据 输 入 -输 出 电 压
比 例 以 及 负 载 情 况 通 过 削 脉 冲 来 调 节 在 单 位 时 间 内 功 率 管 导 通 时 间 来 实 现 。震 荡
电 路 提 供 基 准 震 荡 频 率 和 固 定 的 脉 宽 。参 考 电 压 电 路 提 供 稳 定 的 参 考 电 平 。并 且
由 于 采 用 内 部 的 修 正 技 术 ，保 证 了 输 出 电 压 精 度 达 到 ±2.5%，同 时 由 于 参 考 电 压
经过精心的温度补偿设计考虑，使得芯片的输出电压的温度漂移系数小于
100ppm/℃ 。 高 增 益 的 误 差 放 大 器 保 证 了 在 不 同 输 入 电 压 和 不 同 负 载 电 流 情 况 下
稳 定 的 输 出 电 压 。为 了 减 小 输 出 电 压 的 纹 波 和 噪 声 ，误 差 放 大 器 采 用 施 密 特 比 较
器结构，同时具备很快的响应速度。
BOOST结 构 DC-DC转 换 器 的 功 率 损 耗 主 要 是 由 于 电 感 的 寄 生 串 联 电 阻 、肖 特 基
二 极 管 的 正 向 导 通 压 降 、功 率 管 的 导 通 电 阻 以 及 控 制 功 率 管 信 号 的 驱 动 能 力 这 四
个 方 面 ，当 然 芯 片 本 身 消 耗 的 静 态 功 耗 在 低 负 载 的 情 况 下 也 会 影 响 转 换 效 率 。为
了 获 得 较 高 的 转 换 效 率 ，除 了 用 户 选 择 合 适 的 电 感 、肖 特 基 二 极 管 和 电 容 外 ，芯
片 内 部 的 功 率 管 导 通 电 阻 也 非 常 小 。功 率 管 有 驱 动 能 力 很 强 的 驱 动 电 路 驱 动 ，保
证功率管开关时的上升沿和下降沿很陡，大大减小了开关状态时的功率损耗。
外围元器件选择
如 上 所 述 ，电 感 、肖 特 基 二 极 管 会 很 大 程 度 地 影 响 转 换 效 率 ，电 容 和 电 感 会
影响输出的纹波。选择合适的电感、电容、肖特基二极管可以获得高转换效率、
低纹波、低噪声。在讨论之前，定义
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QX2301
（ 1） 电 感 选 择
电感值有以下几个方面需要考虑：
首 先 是 需 要 保 证 能 够 使 得 BOOST DC-DC在 连 续 电 流 模 式 能 够 正 常 工 作 需 要 的 最 小
电 感 值 Lmin ，
该 公 式 是 在 连 续 电 流 模 式 ，忽 略 其 他 诸 如 寄 生 电 阻 、二 极 管 的 导 通 压 降 的 情 况 下
推 导 出 的 ，实 际 的 值 还 要 大 一 些 。如 果 电 感 小 于 Lmin ，电 感 会 发 生 磁 饱 和 ，造 成
DC-DC 电 路 的 效 率 大 大 下 降 ，甚 至 不 能 正 常 输 出 稳 定 电 压 。其 次 ，考 虑 到 通 过 电
感的电流纹波问题，同样在连续电流模式下忽略寄生参数，
当 L 过 小 时 ，会 造 成 电 感 上 的 电 流 纹 波 过 大 ，造 成 通 过 电 感 、肖 特 基 二 极 管 和 芯
片 中 的 功 率 管 的 最 大 电 流 过 大 。由 于 功 率 管 的 不 是 理 想 的 ，所 以 在 特 别 大 的 电 流
时 在 功 率 管 上 的 功 率 损 耗 会 加 大 ， 导 致 整 个 DC-DC 电 路 的 转 换 效 率 降 低 。 第 三 ，
一 般 来 说 ，不 考 虑 效 率 问 题 ，小 电 感 可 以 带 动 的 负 载 能 力 强 于 大 电 感 。但 是 由 于
在 相 同 负 载 条 件 下 ，大 电 感 的 电 流 纹 波 和 最 大 的 电 流 值 小 ，所 以 大 电 感 可 以 使 得
电 路 在 更 低 的 输 入 电 压 下 启 动 。（ 以 上 均 是 在 相 同 的 寄 生 电 阻 条 件 下 推 导 出 的 结
论 ）QX2301的 工 作 频 率 高 达 260KHz，目 的 是 为 了 能 够 减 小 外 部 的 电 感 尺 寸 ，QX2301
只 需 要 4.7uH以 上 的 电 感 就 可 以 保 证 正 常 工 作 ， 但 是 输 出 端 如 果 需 要 输 出 大 电 流
负 载 （ 例 如 ： 输 出 电 流 大 于 50mA） ， 为 了 提 高 工 作 效 率 ， 建 议 使 用 较 大 电 感 。 同
时 ，在 大 负 载 下 ，电 感 上 的 串 联 电 阻 会 极 大 地 影 响 转 换 效 率 ，假 设 电 感 上 的 电 阻
为 rL， 负 载 电 阻 Rload， 那 么 在 电 感 上 的 功 率 损 耗 大 致 如 下 式 计 算 ：
例 如 当 输 入 1.5V， 输 出 3.0V， 负 载 20Ω （ 150mA） ， rL=0.5Ω ， 效 率 损 失 10%。 综
合 考 虑 ， 建 议 使 用 33uH、 <0.5Ω 的 电 感 。 如 果 需 要 提 高 大 负 载 效 率 ， 需 要 使 用
更大电感值、更小寄生电阻值的电感。
（ 2） 输 出 电 容 选 择
不 考 虑 电 容 的 等 效 串 联 电 阻 （ ESR） ， 输 出 电 压 的 纹 波 为 ：
所 以 为 了 减 小 输 出 的 纹 波 ，需 要 比 较 大 的 输 出 电 容 值 。但 是 输 出 电 容 过 大 ，就 会
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QX2301
使 得 系 统 的 反 应 时 间 过 慢 ,成 本 也 会 加 大 。 所 以 建 议 使 用 22uF电 容 ， 如 果 需 要 更
小 的 纹 波 ， 则 需 要 更 大 的 电 容 。 如 果 负 载 较 小 （ 10mA 左 右 ） ， 可 以 使 用 较 小 电
容。
当 考 虑 电 容 的 ESR 时 ， 输 出 纹 波 就 会 增 加 ：
当 大 负 载 的 时 候 ， 由 于 ESR 造 成 的 纹 波 将 成 为 最 主 要 的 因 素 ， 可 能 会 大 大 超 过
100mV。同 时 ，ESR又 会 增 加 效 率 损 耗 ，降 低 转 换 效 率 。所 以 建 议 使 用 ESR 低 的 钽
电容，或者多个电容并联使用。
（ 3） 二 极 管 有 选 择
用 于 整 流 的 二 极 管 对 DC-DC的 效 率 影 响 很 大 ，虽 然 普 通 的 二 极 管 也 能 够 使 得 DC-DC
电 路 工 作 正 常 ， 但 是 会 降 低 5~10%的 效 率 ， 所 以 建 议 使 用 正 向 导 通 电 压 低 、 反 应
时 间 快 的 肖 特 基 二 极 管 ， 例 如 1N5817、 1N5819、 1N5822 等 。
（ 4） 输 入 电 容
电 源 稳 定 ，即 使 没 有 输 入 滤 波 电 容 ，DC-DC 电 路 也 可 以 输 出 低 纹 波 、低 噪 声 的 电
流 电 压 。 但 是 当 电 源 离 DC-DC 电 路 较 远 ， 建 议 在 DC-DC 的 输 入 端 加 上 10uF 以 上
的滤波电容，用于减小输出的噪声。
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QX2301
典型特性曲线
起动/保持电压和输出电流特性曲线
起动/保持电压
3
L=47μH
C=47μF
2.5
2
起动
1.5
1
保持
0.5
0
0
50
100
150
200
250
300
350
输出电流(mA)
输出电压和输出电流特性曲线
3.34
输出电压(V)
3.32
3.3
3V
3.28
3.26
2V
3.24
L=47uH
C=47uF
Vout=3.3V
1.5V
3.22
1V
3.2
0
50
100
2.5V
150
200
250
输出电流(mA)
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QX2301
效率(%)
效率和输出电流特性曲线
88
86
84
82
80
78
76
3V
2.5V
L=47uH
C=2*47uF
Vout=3.3V
1.5V
2V
1V
0
50
100
150
200
250
300
350
输出电流(mA)
纹波电压和输出电流特性曲线
200
纹波电压(mV)
3V
150
2.5V
2V
100
50
L=47uH
C=47uF
Vout=3.3V
1.5V
1V
0
0
50
100
150
200
250
300
350
输出电流(mA)
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QX2301
纹波电压和输出电流特性
100
纹波电压(mV)
3V
2.5V
2V
80
60
1.5V
40
L=47uH
C=2*47uF
Vout=3.3V
1V
20
0
0
50
100
150
200
250
300
输出电流(mA)
纹波电压和输出电流特性曲线
70
3V
纹波电压(mV)
60
2V
1.5V
50
2.5V
1V
40
30
L=47uH
C=3*47uF
Vout=3.3V
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
输出电流(mA)
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QX2301
外型尺寸和封装信息
Symbol
A
A1
A2
B
c
D
E
E1
e
e1
L
L1
?
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Dimensions In Millimeters
Min
Max
1.050
1.250
0.000
0.100
1.050
1.150
0.300
0.400
0.100
0.200
2.820
3.020
1.500
1.700
2.650
2.950
0.950TYP
1.800
2.000
0.700REF
0.300
0.600
0ٛ8
ٛ0ٛ
Dimensions In Inches
Min
Max
0.041
0.049
0.000
0.004
0.041
0.045
0.012
0.016
0.004
0.008
0.111
0.119
0.059
0.067
0.104
0.116
0.037TYP
0.071
0.079
0.028REF
0.012
0.024
8ٛ
10 of 16
QX2301
Symbol
A
A1
A2
b
c
D
E
E1
e
e1
L
L1
?
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Dimensions In Millimeter
Min
Max
1.050
1.250
0.000
0.100
1.050
1.150
0.300
0.400
0.100
0.200
2.820
3.020
1.500
1.700
2.650
2.950
0.950TYP
1.800
2.000
0.700REF
0.300
0.600
0ٛ
8
ٛ0
ٛ
Dimensions In Inches
Min
Max
0.041
0.049
0.000
0.004
0.041
0.045
0.012
0.016
0.004
0.008
0.111
0.119
0.059
0.067
0.104
0.116
0.037TYP
0.071
0.079
0.028REF
0.012
0.024
8ٛ
11 of 16
QX2301
Symbol
A
b
b1
c
D
D1
E
E1
e
e1
L
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Min
1.400
0.320
0.400
0.350
4.400
Max
1.600
0.520
0.580
0.440
4.600
Min
0.055
0.013
0.016
0.014
0.173
2.600
4.250
0.091
0.155
1.550 REF
2.300
3.940
0.061 REF
1.500 TYP
3.000 TYP
0.900
Max
0.063
0.197
0.023
0.017
0.181
0.102
0.167
0.060TYP
0.118TYP
1.200
0.035
0.047
12 of 16
QX2301
包装尺寸
SOT-23包 装
封装类型
包装单位
每卷数量
SOT23
带 /卷
3000PCS
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13 of 16
QX2301
SOT23-5包 装
封装类型
包装单位
每卷数量
SOT23-5
带 /卷
3000PCS
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ＱＱ：１４８３４５８４０６
14 of 16
QX2301
SOT-89 包 装
封装类型
包装单位
每卷数量
SOT-89
带 /卷
1000PCS
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