電源管理中升壓芯片選型指南：分類、特性與設計要點?

一、升壓芯片的兩大主流類型?

根據能量轉換原理，升壓芯片可分為電感式和電容式兩類，適用場景差異顯著：?

1. 電感式升壓?

核心原理：利用電感的儲能特性（電流通過時儲存磁能，斷開時釋放能量轉化為高壓）實現電壓提升，支持寬輸入電壓和大電流輸出。?

關鍵特性：?

效率高（85%-95%），輸出電壓可靈活調節；?

按功率能力分為兩類：?

內置 MOS 型：成本較低，功率通常在 100W 以內，調節范圍有限；?

外掛 MOS 型：調節范圍廣，功率可突破 100W，適用于高功率需求場景（如大功率音響、工業設備）。?

2. 電容式升壓（電荷泵）?

核心原理：通過電容交替充放電實現倍壓（如 2 倍壓、3 倍壓），無需電感元件。?

關鍵特性：?

結構簡單，外圍元件少，成本低，但輸出電流較小（通常≤500mA）；?

突出優勢：紋波極低，對噪聲敏感的音頻電路（如耳機放大器、麥克風電路）更適配。?

二、選型核心要素與外圍元件搭配?

1. 芯片選型三大關鍵指標?

輸入電壓覆蓋范圍：需匹配供電電池的電壓波動（如鋰電池 3.7V 標稱電壓，放電范圍 2.7-4.2V）；?

輸出功率與電流：根據負載需求選擇（如藍牙音箱功放需 10W 輸出，對應芯片需支持≥2.5A@5V）；?

效率：優先選擇高效率型號（≥90%），可減少散熱壓力，延長電池續航。?

2. 外圍元件選型規范?

電感：飽和電流需為最大輸出電流的 1.5 倍以上（如最大輸出 2A，選≥3A 飽和電流的電感），避免飽和導致效率下降；?

二極管：采用肖特基二極管（如 SS34），利用其快速恢復特性降低反向損耗；?

電容：?

輸入 / 輸出端采用 “陶瓷電容 + 電解電容” 并聯（如 10μF 陶瓷電容 + 100μF 電解電容），兼顧高頻濾波（陶瓷電容）和低頻儲能（電解電容）；?

對紋波敏感場景（如音頻前級），需額外增加 LC 濾波電路（如 10μH 電感 + 100μF 電容）。?

三、PCB 設計注意事項?

1. 布局優化原則?

功率回路最小化：電感、MOS 管、二極管需緊密布局，縮短大電流路徑（如 SW 引腳到電感的布線長度≤5mm），減少寄生電阻和干擾；?

地平面分割：模擬地（音頻信號回路）與功率地（電源大電流回路）需單點連接（如通過 0 歐電阻或磁珠），避免功率噪聲竄入模擬電路；?

散熱強化：?

功率元件（MOS 管、電感）下方鋪大面積銅皮，增加散熱面積；?

高功率場景優先選擇帶散熱片的封裝（如 ESOP16、QFN32）。?

2. 布線關鍵技巧?

濾波電容貼近引腳：?

輸入電容（10-1000μF）靠近芯片 VIN 引腳，抑制輸入紋波；?

輸出電容（22-1000μF 低 ESR 型號）靠近負載端，減少高頻噪聲耦合；?

反饋回路抗干擾：反饋電阻（用于電壓調節）的布線需最短且遠離功率路徑，避免引入噪聲導致輸出電壓波動；?

EMI 抑制措施：?

選擇支持擴展頻譜頻率調制（SSFM）或 Silent Switcher 架構的芯片，降低開關噪聲；?

開關節點（SW 引腳）布線加粗（≥20mil），避免過長（≤10mm），減少輻射干擾。?

總結?

電感式升壓適合大功率、寬調節場景，電容式升壓適合小電流、低噪聲場景。選型時需匹配負載功率與電壓需求，同時關注外圍元件參數和 PCB 布局的抗干擾設計 —— 尤其在音頻設備中，合理的升壓方案可減少電源噪聲對音質的影響，提升產品體驗，佰泰盛世專注于芯片領域12年，提供從售前選型-電路檢查到生產協助一條龍服務。

審核編輯 黃宇