SCT2450 同步降壓轉(zhuǎn)換器中文手冊(cè)

1. 產(chǎn)品概述

SCT2450 是一款高性能、高效率的同步降壓轉(zhuǎn)換器，專為需要寬輸入電壓范圍和高輸出電流的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它集成了低導(dǎo)通電阻的功率 MOSFET，能夠提供高達(dá) 3A 的連續(xù)輸出電流，并且在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)保持卓越的效率。該器件采用電流模式控制架構(gòu)，具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)和優(yōu)異的環(huán)路穩(wěn)定性。其寬輸入電壓范圍使其適用于多種電源應(yīng)用，包括工業(yè)控制、消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及電池供電系統(tǒng)。SCT2450 內(nèi)部集成了全面的保護(hù)功能，包括逐周期電流限制、短路保護(hù)、過溫保護(hù)和輸入欠壓鎖定，確保了系統(tǒng)在異常條件下的安全可靠運(yùn)行。此外，其緊湊的封裝尺寸和最少的外圍元件需求，使得設(shè)計(jì)人員能夠輕松實(shí)現(xiàn)高功率密度和低成本的電源解決方案。這款轉(zhuǎn)換器在輕載時(shí)能夠自動(dòng)進(jìn)入脈沖跳躍模式，從而在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率，特別是在待機(jī)或輕載應(yīng)用中表現(xiàn)出色，顯著延長(zhǎng)了電池壽命或降低了系統(tǒng)功耗。其內(nèi)部補(bǔ)償機(jī)制簡(jiǎn)化了外部元件的選擇和設(shè)計(jì)過程，進(jìn)一步加速了產(chǎn)品開發(fā)周期。

2. 主要特性

SCT2450 擁有多項(xiàng)關(guān)鍵特性，使其成為各種電源管理應(yīng)用的理想選擇：

• 寬輸入電壓范圍： 支持 4.75V 至 28V 的輸入電壓，能夠適應(yīng)多種電源輸入，包括 5V、12V 和 24V 系統(tǒng)。這種寬泛的輸入兼容性大大增加了其在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的靈活性和通用性，減少了對(duì)特定輸入電壓的依賴，從而簡(jiǎn)化了物料清單的管理。

• 高輸出電流能力： 能夠提供高達(dá) 3A 的連續(xù)輸出電流，滿足中等功率負(fù)載的需求。其強(qiáng)大的電流輸出能力使其適用于為微處理器、FPGA、DDR 內(nèi)存以及其他需要穩(wěn)定大電流供電的數(shù)字電路供電。

• 高效率同步整流： 內(nèi)部集成了低導(dǎo)通電阻的同步整流 MOSFET，在重載條件下效率高達(dá) 95% 以上，顯著降低了功耗和發(fā)熱。同步整流技術(shù)消除了傳統(tǒng)二極管整流器中的正向壓降損耗，從而在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)提供了卓越的能效表現(xiàn)，這對(duì)于電池供電和散熱受限的應(yīng)用至關(guān)重要。

• 固定開關(guān)頻率： 內(nèi)部設(shè)定了 500kHz 的固定開關(guān)頻率，有助于優(yōu)化外部電感和電容的選擇，并簡(jiǎn)化 EMI 濾波設(shè)計(jì)。固定的開關(guān)頻率使得電源噪聲預(yù)測(cè)和抑制變得更加容易，有助于滿足嚴(yán)格的電磁兼容性（EMC）標(biāo)準(zhǔn)。

• 電流模式控制： 采用先進(jìn)的電流模式控制架構(gòu)，提供快速的瞬態(tài)響應(yīng)，確保在負(fù)載突然變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定。電流模式控制還提供了固有的逐周期電流限制功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。

• 輕載高效模式： 在輕載條件下，自動(dòng)進(jìn)入脈沖跳躍模式 (PSM)，以保持高效率，從而降低待機(jī)功耗。這種模式轉(zhuǎn)換對(duì)于延長(zhǎng)電池壽命和滿足能源之星等低功耗標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要，尤其適用于那些大部分時(shí)間處于輕載或待機(jī)狀態(tài)的設(shè)備。

• 內(nèi)部軟啟動(dòng)： 集成 3ms 的內(nèi)部軟啟動(dòng)功能，有效限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流，保護(hù)輸入電源和負(fù)載。軟啟動(dòng)功能確保了系統(tǒng)在上電過程中的平穩(wěn)過渡，避免了對(duì)電源和下游電路的沖擊。

• 全面的保護(hù)功能：

• 逐周期電流限制 (Cycle-by-Cycle Current Limit)： 在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)監(jiān)測(cè)電感電流，一旦超過預(yù)設(shè)閾值立即關(guān)斷功率 MOSFET，有效防止過流損壞。

• 短路保護(hù) (Short Circuit Protection, SCP)： 當(dāng)輸出發(fā)生短路時(shí)，器件會(huì)進(jìn)入打嗝模式或頻率折返模式，以限制功耗并保護(hù)自身。

• 過溫保護(hù) (Thermal Shutdown, TSD)： 當(dāng)芯片內(nèi)部溫度超過安全閾值時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷器件，防止熱損壞。

• 輸入欠壓鎖定 (Under-Voltage Lockout, UVLO)： 確保器件在輸入電壓低于安全工作閾值時(shí)保持關(guān)斷狀態(tài)，防止在輸入電壓過低時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定工作。

• 輸出電壓可調(diào)： 輸出電壓可通過外部電阻分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)，最低可達(dá) 0.8V。這為設(shè)計(jì)人員提供了極大的靈活性，以滿足不同應(yīng)用對(duì)輸出電壓的精確需求。

• 封裝類型： 采用緊湊的 SOT23-6 封裝，占用 PCB 空間小，適用于空間受限的應(yīng)用。這種小型封裝有助于實(shí)現(xiàn)高功率密度的設(shè)計(jì)。

3. 引腳配置與功能

SCT2450 采用 SOT23-6 封裝，其引腳配置如下：

      VIN --- 6   5 --- SW
      GND --- 1   4 --- FB
            2   3 --- EN

引腳描述：

• 引腳 1：GND (接地)

• 這是芯片的電源地和信號(hào)地。為了確保穩(wěn)定的工作和最小的噪聲，該引腳應(yīng)通過低阻抗路徑直接連接到 PCB 的大面積地平面。地平面的設(shè)計(jì)對(duì)于散熱和 EMI 性能至關(guān)重要，應(yīng)盡量寬闊且靠近輸入和輸出電容。所有回流電流都應(yīng)通過此地平面，以避免地彈和噪聲耦合。

• 引腳 2：NC (未連接)

• 此引腳內(nèi)部未連接。在 PCB 布局時(shí)，建議將其懸空或連接到地平面，以避免任何潛在的噪聲干擾。不應(yīng)將其連接到任何信號(hào)線或電源線。

• 引腳 3：EN (使能)

• 使能控制輸入。當(dāng) EN 引腳電壓高于 1.2V（典型值）時(shí)，SCT2450 被使能，開始正常工作。當(dāng) EN 引腳電壓低于 0.4V（典型值）時(shí)，器件被禁用，進(jìn)入低功耗關(guān)斷模式。此引腳內(nèi)部有一個(gè)上拉電阻，因此如果不需要外部控制，可以直接懸空以使能芯片。通過外部電阻分壓器，EN 引腳也可以用于實(shí)現(xiàn)輸入電壓欠壓鎖定 (UVLO) 功能，以確保只有當(dāng)輸入電壓達(dá)到特定閾值時(shí)才啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器。

• 引腳 4：FB (反饋)

• 反饋輸入引腳。該引腳用于感測(cè)輸出電壓，并通過內(nèi)部誤差放大器與 0.8V 的內(nèi)部參考電壓進(jìn)行比較。外部電阻分壓器連接在輸出電壓和地之間，其中心點(diǎn)連接到 FB 引腳，以設(shè)定所需的輸出電壓。反饋電阻的選擇應(yīng)考慮精度和功耗，通常選擇兆歐級(jí)電阻以降低靜態(tài)功耗。反饋路徑應(yīng)盡可能短，并遠(yuǎn)離噪聲源，以確保輸出電壓的穩(wěn)定性和精度。

• 引腳 5：SW (開關(guān)輸出)

• 開關(guān)節(jié)點(diǎn)輸出。該引腳連接到內(nèi)部高側(cè)和低側(cè)功率 MOSFET 的公共連接點(diǎn)，用于驅(qū)動(dòng)外部電感。這是一個(gè)高 dv/dt 的節(jié)點(diǎn)，在開關(guān)過程中會(huì)產(chǎn)生快速變化的電壓波形。為了最小化 EMI 輻射和提高效率，連接到 SW 引腳的走線應(yīng)盡可能短且寬，以降低寄生電感。外部肖特基二極管（如果需要）和輸出電感應(yīng)盡可能靠近 SW 引腳放置。

• 引腳 6：VIN (輸入電壓)

• 電源輸入引腳。該引腳為 SCT2450 提供輸入電源。為了抑制輸入電壓紋波并提供瞬態(tài)電流，建議在 VIN 引腳和 GND 之間放置一個(gè)低 ESR 的陶瓷輸入電容。輸入電容應(yīng)盡可能靠近 VIN 引腳放置，以最小化寄生電感，從而降低高頻噪聲。輸入電源的穩(wěn)定性直接影響到轉(zhuǎn)換器的性能，因此輸入端的濾波和去耦至關(guān)重要。

4. 電氣特性

以下是 SCT2450 的電氣特性，在 T\_A = 25^circ C 和 V_IN=12V 的典型條件下測(cè)試，除非另有說明。

4.1 絕對(duì)最大額定值

這些是器件在不發(fā)生永久性損壞的情況下所能承受的最大應(yīng)力值。長(zhǎng)時(shí)間在這些最大額定值下工作可能會(huì)影響器件的可靠性。

注意： 在絕對(duì)最大額定值下長(zhǎng)時(shí)間工作可能會(huì)降低器件的可靠性。

4.2 推薦工作條件

這些是器件在保證性能和可靠性下正常工作的條件。

4.3 電氣特性

5. 典型應(yīng)用電路

SCT2450 的典型應(yīng)用電路非常簡(jiǎn)潔，只需要少量外部元件即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效的降壓轉(zhuǎn)換器。以下是一個(gè)將 12V 輸入電壓轉(zhuǎn)換為 3.3V 輸出電壓的典型應(yīng)用電路示例。

電路元件選擇說明：

• 輸入電容 (C_IN)： 建議使用至少 10$mu F$ 的陶瓷電容，并聯(lián)一個(gè) 0.1$mu F$ 的去耦電容。輸入電容的主要作用是濾除輸入紋波，并為高側(cè) MOSFET 提供瞬態(tài)電流。為了獲得最佳性能，應(yīng)選擇低 ESR 的陶瓷電容，并盡可能靠近 VIN 和 GND 引腳放置。電容的額定電壓應(yīng)至少是最大輸入電壓的 1.5 倍。

• 輸出電容 (C_OUT)： 建議使用至少 22$mu F$ 的陶瓷電容。輸出電容用于平滑輸出電壓紋波，并提供負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)所需的儲(chǔ)能。同樣，應(yīng)選擇低 ESR 的陶瓷電容，并將其放置在靠近負(fù)載的位置。電容的額定電壓應(yīng)至少是輸出電壓的 1.5 倍。

• 電感 (L)： 電感的選擇是降壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。電感值應(yīng)根據(jù)輸入電壓、輸出電壓、開關(guān)頻率和最大輸出電流來確定。通常，電感電流紋波峰峰值應(yīng)在最大輸出電流的 20% 到 40% 之間。對(duì)于 500kHz 開關(guān)頻率和 3A 輸出電流，通常選擇 4.7$mu H$ 到 10$mu H$ 之間的電感。選擇具有低直流電阻 (DCR) 和足夠飽和電流額定值的電感，以避免在重載時(shí)飽和。

• 反饋電阻 (R_1,R_2)： 這兩個(gè)電阻組成一個(gè)分壓器，用于設(shè)置輸出電壓。輸出電壓 (V_OUT) 的計(jì)算公式為：V_OUT=V_FBtimes(1+R_1/R_2)其中 V_FB 是內(nèi)部參考電壓，典型值為 0.8V。通常選擇 R_2 為 10k$Omega$ 到 20k$Omega$，然后根據(jù)所需的輸出電壓計(jì)算 R_1。為了保持反饋環(huán)路的穩(wěn)定性，建議使用 1% 精度的電阻。

• 使能電阻 (R_EN1,R_EN2，可選)： 如果需要實(shí)現(xiàn)精確的輸入欠壓鎖定 (UVLO) 功能，可以使用電阻分壓器來設(shè)置 EN 引腳的開啟閾值。EN 引腳的開啟閾值為 1.2V。當(dāng) EN 引腳連接到 V_IN 時(shí)，SCT2450 將在 V_IN 達(dá)到內(nèi)部 UVLO 閾值（典型值 4.3V）時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。

6. 功能描述

SCT2450 是一款高度集成的同步降壓轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部主要由以下幾個(gè)功能模塊組成：

6.1 誤差放大器與補(bǔ)償

誤差放大器 (EA) 是控制環(huán)路的核心。它將反饋引腳 (FB) 上的實(shí)際輸出電壓與內(nèi)部精確的 0.8V 參考電壓進(jìn)行比較。比較后的誤差信號(hào)經(jīng)過內(nèi)部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)處理，生成一個(gè)誤差電壓，該電壓用于控制 PWM 比較器的閾值。SCT2450 采用內(nèi)部補(bǔ)償，這意味著補(bǔ)償元件（如電阻、電容）已經(jīng)集成在芯片內(nèi)部，大大簡(jiǎn)化了外部設(shè)計(jì)，減少了元件數(shù)量，并優(yōu)化了環(huán)路穩(wěn)定性。內(nèi)部補(bǔ)償經(jīng)過優(yōu)化，以適應(yīng)廣泛的輸出電容和電感值，確保在不同工作條件下都能保持穩(wěn)定的性能。

6.2 PWM 控制器與振蕩器

SCT2450 采用固定頻率的電流模式控制。內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生一個(gè)精確的 500kHz 開關(guān)頻率。在每個(gè)開關(guān)周期開始時(shí)，高側(cè) MOSFET 導(dǎo)通。電感電流上升，并由內(nèi)部電流檢測(cè)電路進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)電感電流達(dá)到由誤差放大器輸出設(shè)定的閾值時(shí)，PWM 比較器翻轉(zhuǎn)，高側(cè) MOSFET 關(guān)斷，低側(cè) MOSFET 導(dǎo)通。低側(cè) MOSFET 導(dǎo)通直到下一個(gè)開關(guān)周期開始。這種電流模式控制提供了固有的逐周期電流限制，并且對(duì)輸入電壓變化具有良好的抑制能力，從而簡(jiǎn)化了環(huán)路補(bǔ)償。

6.3 驅(qū)動(dòng)器與功率 MOSFET

SCT2450 內(nèi)部集成了高側(cè)和低側(cè)功率 MOSFET 以及相應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)器。這些 MOSFET 經(jīng)過優(yōu)化，具有低導(dǎo)通電阻 (R_DS(ON))，以最小化傳導(dǎo)損耗，從而實(shí)現(xiàn)高效率。高側(cè) MOSFET 負(fù)責(zé)將輸入電壓連接到電感，而低側(cè) MOSFET 負(fù)責(zé)將電感連接到地，以完成續(xù)流路徑。驅(qū)動(dòng)器電路確保 MOSFET 快速開關(guān)，以減少開關(guān)損耗。同步整流技術(shù)通過使用低側(cè) MOSFET 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的肖特基二極管，進(jìn)一步提高了效率，尤其是在低輸出電壓和高電流應(yīng)用中。

6.4 軟啟動(dòng)

SCT2450 具有內(nèi)部 3ms 的軟啟動(dòng)功能。當(dāng) EN 引腳被拉高時(shí)，內(nèi)部軟啟動(dòng)電路會(huì)逐漸增加誤差放大器的參考電壓，從而使輸出電壓平穩(wěn)上升。這有效地限制了啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流，防止了對(duì)輸入電源和負(fù)載的沖擊，并避免了在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)輸出電壓過沖。軟啟動(dòng)時(shí)間是固定的，不需要外部元件。

6.5 保護(hù)功能

SCT2450 集成了多重保護(hù)功能，以確保器件和系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行：

• 逐周期電流限制 (Cycle-by-Cycle Current Limit)： 在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，電感峰值電流受到內(nèi)部閾值的限制。當(dāng)電感電流達(dá)到此閾值時(shí)，高側(cè) MOSFET 立即關(guān)斷，從而防止過大的電流流過器件和外部電感。這提供了對(duì)過載和短路條件的即時(shí)保護(hù)。

• 短路保護(hù) (Short Circuit Protection, SCP)： 當(dāng)輸出端發(fā)生持續(xù)短路時(shí)，SCT2450 會(huì)進(jìn)入打嗝模式 (Hiccup Mode)。在打嗝模式下，器件會(huì)嘗試啟動(dòng)，但如果短路仍然存在，則會(huì)再次關(guān)斷，并進(jìn)入一個(gè)較長(zhǎng)的休眠周期，然后再次嘗試啟動(dòng)。這種間歇性的工作模式顯著降低了短路情況下的平均功耗，從而保護(hù)了芯片和整個(gè)系統(tǒng)免受損壞。

• 過溫保護(hù) (Thermal Shutdown, TSD)： 內(nèi)部溫度傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)芯片的結(jié)溫。當(dāng)結(jié)溫超過預(yù)設(shè)的過溫保護(hù)閾值（典型值 160^circ C）時(shí)，器件將自動(dòng)關(guān)斷所有功率 MOSFET，停止開關(guān)。當(dāng)結(jié)溫下降到安全閾值（通常在 140^circ C 左右，具有 20^circ C 的遲滯）以下時(shí)，器件將自動(dòng)恢復(fù)正常工作。這有效防止了芯片因過熱而損壞。

• 輸入欠壓鎖定 (Under-Voltage Lockout, UVLO)： UVLO 電路監(jiān)測(cè)輸入電壓 (V_IN)。當(dāng) V_IN 低于設(shè)定的 UVLO 開啟閾值（典型值 4.3V）時(shí)，器件保持關(guān)斷狀態(tài)，防止在輸入電壓不足時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定工作。當(dāng) V_IN 上升到 UVLO 開啟閾值以上時(shí)，器件才被允許啟動(dòng)。UVLO 具有一定的遲滯，以防止在輸入電壓在閾值附近波動(dòng)時(shí)出現(xiàn)振蕩。

6.6 輕載高效模式 (PSM)

在輕載或無負(fù)載條件下，SCT2450 會(huì)自動(dòng)從 PWM 模式切換到脈沖跳躍模式 (PSM)。在 PSM 模式下，當(dāng)輸出電壓略高于設(shè)定值時(shí)，器件會(huì)停止開關(guān)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，從而降低靜態(tài)電流。當(dāng)輸出電壓下降到一定閾值以下時(shí)，器件會(huì)重新開始幾個(gè)開關(guān)周期，將輸出電壓拉回設(shè)定值。這種間歇性的開關(guān)操作顯著降低了開關(guān)損耗和柵極驅(qū)動(dòng)損耗，從而在輕載條件下保持了高效率，延長(zhǎng)了電池壽命，并降低了系統(tǒng)的待機(jī)功耗。

7. 應(yīng)用信息

7.1 外部元件選擇

正確的外部元件選擇對(duì)于 SCT2450 降壓轉(zhuǎn)換器的性能至關(guān)重要。

7.1.1 輸入電容 (C_IN)

輸入電容的主要作用是濾除輸入電源上的高頻噪聲，并為內(nèi)部功率 MOSFET 提供瞬態(tài)開關(guān)電流。建議使用低 ESR 的陶瓷電容，并盡可能靠近 VIN 和 GND 引腳放置。電容值通常在 10$mu F$ 到 47$mu F$ 之間，并聯(lián)一個(gè) 0.1$mu F$ 到 1$mu F$ 的陶瓷電容以抑制更高頻率的噪聲。電容的額定電壓應(yīng)至少是最大輸入電壓的 1.5 倍，以確保足夠的裕量。例如，對(duì)于 24V 輸入，應(yīng)選擇 35V 或 50V 額定電壓的電容。

7.1.2 輸出電容 (C_OUT)

輸出電容用于平滑輸出電壓紋波，并提供負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)所需的儲(chǔ)能。建議使用低 ESR 的陶瓷電容。電容值通常在 22$mu F$ 到 100$mu F$ 之間，具體取決于輸出紋波要求和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)需求。增加輸出電容可以降低輸出紋波并改善瞬態(tài)響應(yīng)，但也會(huì)增加成本和尺寸。同樣，電容的額定電壓應(yīng)至少是輸出電壓的 1.5 倍。例如，對(duì)于 3.3V 輸出，應(yīng)選擇 6.3V 或 10V 額定電壓的電容。

7.1.3 電感 (L)

電感的選擇是降壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。電感值影響輸出紋波電流、瞬態(tài)響應(yīng)和效率。選擇電感時(shí)需要考慮以下因素：

• 電感值： 理想的電感紋波電流 (DeltaI_L) 通常設(shè)置為最大輸出電流 (I_OUT(MAX)) 的 20% 到 40%。電感值可以通過以下公式估算：L=fracV_OUTtimes(V_IN(MAX)?V_OUT)V_IN(MAX)timesDeltaI_LtimesF_SW其中 F_SW 是開關(guān)頻率 (500kHz)。對(duì)于 3A 輸出電流，通常選擇 4.7$mu H$ 到 10$mu H$ 之間的電感。

• 飽和電流： 電感的飽和電流額定值應(yīng)大于峰值電感電流 (I_L_PEAK)，以避免在重載時(shí)電感飽和導(dǎo)致電感值下降和效率降低。峰值電感電流為：I_L_PEAK=I_OUT(MAX)+DeltaI_L/2
  

• 直流電阻 (DCR)： 選擇具有低 DCR 的電感，以最小化傳導(dǎo)損耗，從而提高效率。

• 尺寸和封裝： 根據(jù)可用空間選擇合適的尺寸和封裝類型。

7.1.4 反饋電阻 (R_1,R_2)

反饋電阻用于設(shè)置輸出電壓。選擇 R_2 的值，通常在 10k$Omega$ 到 20k$Omega$ 之間，然后根據(jù)所需的輸出電壓計(jì)算 R_1：R_1=R_2times(V_OUT/V_FB?1)其中 V_FB 為 0.8V。為了獲得最佳輸出電壓精度，建議使用 1% 或更高精度的薄膜電阻。反饋電阻的走線應(yīng)盡可能短，并遠(yuǎn)離噪聲源。

7.2 PCB 布局指南

良好的 PCB 布局對(duì)于降壓轉(zhuǎn)換器的性能至關(guān)重要，它直接影響效率、EMI 性能和熱管理。

• 高電流路徑： 識(shí)別高電流回路，并使其盡可能短和寬。這些回路包括：

• 輸入電容到 VIN 和 GND 引腳的路徑。

• SW 引腳到電感，再到輸出電容和 GND 的路徑。

• 輸出電容到負(fù)載的路徑。

• 這些路徑應(yīng)使用寬而短的銅走線，以最小化寄生電感和電阻。

• 地平面： 使用一個(gè)連續(xù)的大面積地平面。SCT2450 的 GND 引腳應(yīng)直接連接到該地平面。輸入和輸出電容的接地端也應(yīng)直接連接到該地平面。地平面有助于降低 EMI 輻射和提供良好的散熱路徑。

• 輸入電容放置： 輸入電容應(yīng)盡可能靠近 VIN 引腳和 GND 引腳放置，以最小化高頻電流回路面積。

• SW 節(jié)點(diǎn)： SW 引腳是一個(gè)高 dv/dt 的節(jié)點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生大量噪聲。連接到 SW 引腳的走線應(yīng)盡可能短且寬，以降低寄生電感和輻射。避免在 SW 節(jié)點(diǎn)下方或附近放置敏感信號(hào)線。

• 反饋路徑： FB 引腳是一個(gè)高阻抗的敏感節(jié)點(diǎn)。反饋電阻 (R_1,R_2) 應(yīng)盡可能靠近 FB 引腳放置，并且反饋?zhàn)呔€應(yīng)遠(yuǎn)離 SW 節(jié)點(diǎn)和電感，以避免噪聲耦合。為了提高抗噪聲能力，可以在 FB 引腳和地之間放置一個(gè)小的陶瓷電容（例如 10pF-100pF），但這需要根據(jù)實(shí)際測(cè)試來確定是否會(huì)影響環(huán)路穩(wěn)定性。

• 熱管理： SCT2450 封裝底部的 GND 焊盤是主要的散熱路徑。在 PCB 布局時(shí)，應(yīng)在 GND 焊盤下方放置足夠多的熱過孔，將熱量傳導(dǎo)到內(nèi)部地平面或散熱區(qū)域。這對(duì)于在高電流應(yīng)用中保持芯片溫度在安全范圍內(nèi)至關(guān)重要。

• 輸出電容和電感放置： 輸出電容應(yīng)靠近電感和負(fù)載，以確保良好的瞬態(tài)響應(yīng)和最小的輸出紋波。

7.3 效率考慮

SCT2450 采用同步整流技術(shù)，在寬負(fù)載范圍內(nèi)提供高效率。影響效率的因素包括：

• 傳導(dǎo)損耗： 主要由功率 MOSFET 的導(dǎo)通電阻 (R_DS(ON)) 和電感的直流電阻 (DCR) 引起。選擇低 R_DS(ON) 的器件和低 DCR 的電感可以降低傳導(dǎo)損耗。

• 開關(guān)損耗： 主要由 MOSFET 的開關(guān)時(shí)間和柵極驅(qū)動(dòng)損耗引起。SCT2450 內(nèi)部?jī)?yōu)化的驅(qū)動(dòng)器有助于最小化開關(guān)損耗。

• 靜態(tài)功耗： 主要由芯片內(nèi)部電路的靜態(tài)電流引起。在輕載模式下，SCT2450 會(huì)進(jìn)入 PSM 模式，顯著降低靜態(tài)功耗。

• 電容損耗： 輸入和輸出電容的 ESR 也會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗。選擇低 ESR 的陶瓷電容可以降低這部分損耗。

為了最大化效率，應(yīng)遵循 PCB 布局指南，并選擇具有低損耗特性的外部元件。

7.4 啟動(dòng)與關(guān)斷

SCT2450 的啟動(dòng)由 EN 引腳控制。當(dāng) EN 引腳電壓超過 1.2V 閾值時(shí)，器件開始軟啟動(dòng)。內(nèi)部 3ms 的軟啟動(dòng)時(shí)間確保輸出電壓平穩(wěn)上升，限制了啟動(dòng)電流。當(dāng) EN 引腳電壓低于 0.4V 閾值時(shí)，器件關(guān)斷，進(jìn)入低功耗模式。在關(guān)斷模式下，SCT2450 的靜態(tài)電流非常低，適合電池供電應(yīng)用。

7.5 瞬態(tài)響應(yīng)

SCT2450 采用電流模式控制，具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)能力。當(dāng)負(fù)載電流突然變化時(shí)，內(nèi)部控制環(huán)路能夠迅速調(diào)整占空比，使輸出電壓快速恢復(fù)到設(shè)定值。輸出電容的選擇對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)有顯著影響。較大的輸出電容可以提供更好的瞬態(tài)響應(yīng)，但也會(huì)增加尺寸和成本。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)應(yīng)用對(duì)輸出電壓瞬態(tài)過沖/下沖的要求來選擇合適的輸出電容。

8. 封裝信息

SCT2450 采用 SOT23-6 封裝，這是一種廣泛使用的表面貼裝封裝，具有小尺寸和良好的散熱性能。

SOT23-6 封裝尺寸 (單位：毫米)

推薦的 PCB 焊盤布局 (單位：毫米)

注意： 推薦的焊盤布局僅供參考。實(shí)際的焊盤尺寸可能需要根據(jù)制造工藝和回流焊條件進(jìn)行調(diào)整。為了獲得最佳的熱性能，建議在 GND 焊盤下方添加足夠的熱過孔。

9. 訂購(gòu)信息

SCT2450 的訂購(gòu)信息如下：

請(qǐng)聯(lián)系您當(dāng)?shù)氐匿N售代表或授權(quán)分銷商獲取最新的產(chǎn)品信息和訂購(gòu)詳情。

10. 可靠性信息

SCT2450 經(jīng)過嚴(yán)格的可靠性測(cè)試，以確保其在各種工作條件下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和性能。這些測(cè)試包括：

• 高溫工作壽命 (HTOL)： 在高溫和偏置條件下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行器件，以評(píng)估其長(zhǎng)期可靠性。

• 高溫存儲(chǔ)壽命 (HTSL)： 在高溫?zé)o偏置條件下存儲(chǔ)器件，以評(píng)估其封裝和材料的穩(wěn)定性。

• 溫度循環(huán) (TC)： 在極端溫度之間循環(huán)器件，以評(píng)估其對(duì)熱應(yīng)力的承受能力。

• 濕度敏感性等級(jí) (MSL)： 根據(jù) JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估器件對(duì)濕度的敏感性，以指導(dǎo)存儲(chǔ)和處理。

• 靜電放電 (ESD) 保護(hù)： 器件具有內(nèi)置的 ESD 保護(hù)電路，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以防止在處理過程中受到靜電損壞。

• 閂鎖 (Latch-up) 免疫性： 器件設(shè)計(jì)具有高閂鎖免疫性，確保在電源瞬態(tài)或信號(hào)過沖時(shí)不會(huì)發(fā)生閂鎖效應(yīng)。

SCT2450 的設(shè)計(jì)和制造均符合 RoHS 指令，不含鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯 (PBB) 和多溴二苯醚 (PBDE) 等有害物質(zhì)，符合環(huán)保要求。

11. 常見問題與故障排除

在使用 SCT2450 進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)，可能會(huì)遇到一些常見問題。以下是一些常見問題及其可能的解決方案：

11.1 輸出電壓不穩(wěn)定或紋波過大

• 檢查輸入電容： 確保輸入電容容量足夠，且 ESR 較低，并盡可能靠近 VIN 和 GND 引腳放置。輸入電容不足會(huì)導(dǎo)致輸入紋波過大，進(jìn)而影響輸出穩(wěn)定性。

• 檢查輸出電容： 確保輸出電容容量足夠，且 ESR 較低，并靠近負(fù)載放置。輸出電容不足是導(dǎo)致輸出紋波過大的常見原因。

• 電感選擇不當(dāng)： 電感值過小會(huì)導(dǎo)致紋波電流過大，電感飽和會(huì)導(dǎo)致電感值下降。檢查電感是否滿足飽和電流和 DCR 要求。

• PCB 布局問題： 敏感信號(hào)線（如 FB 引腳走線）靠近 SW 節(jié)點(diǎn)或電感，導(dǎo)致噪聲耦合。優(yōu)化布局，使高電流回路面積最小化，并隔離敏感信號(hào)線。

• 接地問題： 地平面不連續(xù)或存在地彈。確保有低阻抗的連續(xù)地平面。

• 負(fù)載瞬態(tài)： 負(fù)載突然變化導(dǎo)致瞬態(tài)過沖或下沖。增加輸出電容可以改善瞬態(tài)響應(yīng)。

11.2 效率低于預(yù)期

• 電感選擇： 電感 DCR 過高會(huì)導(dǎo)致傳導(dǎo)損耗增加。選擇低 DCR 的電感。

• 開關(guān)頻率： 雖然 SCT2450 的開關(guān)頻率是固定的，但如果外部元件選擇不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致額外的開關(guān)損耗。

• MOSFET 損耗： 盡管內(nèi)部集成了低 R_DS(ON) 的 MOSFET，但在極端工作條件下，仍可能產(chǎn)生大量熱量。確保散熱良好。

• PCB 走線電阻： 高電流路徑的 PCB 走線過細(xì)或過長(zhǎng)，導(dǎo)致電阻損耗。使用寬而短的銅走線。

• 輕載效率： 確認(rèn)在輕載時(shí)是否進(jìn)入了 PSM 模式。如果未進(jìn)入，檢查負(fù)載是否真的足夠輕。

11.3 器件過熱

• 負(fù)載電流過大： 檢查實(shí)際輸出電流是否超過 SCT2450 的最大額定電流。

• 散熱不良： PCB 布局中 GND 焊盤的熱過孔不足或散熱面積不夠。增加熱過孔數(shù)量和尺寸，或增加散熱銅面積。

• 環(huán)境溫度過高： 確保環(huán)境溫度在推薦的工作范圍內(nèi)。

• 電感飽和： 電感飽和會(huì)導(dǎo)致峰值電流急劇增加，從而增加內(nèi)部 MOSFET 的損耗。

• 輸入電壓過高： 輸入電壓越高，高側(cè) MOSFET 的開關(guān)損耗越大。

11.4 器件無法啟動(dòng)或間歇性工作

• 輸入電壓不足： 檢查輸入電壓是否達(dá)到 UVLO 開啟閾值（4.3V）。

• EN 引腳狀態(tài)： 檢查 EN 引腳電壓是否高于 1.2V。如果使用外部分壓器，確保分壓器設(shè)置正確。

• 輸出短路： 檢查輸出端是否存在短路。SCT2450 在短路時(shí)會(huì)進(jìn)入打嗝模式。

• 過溫保護(hù)： 檢查芯片是否因過熱而進(jìn)入過溫保護(hù)狀態(tài)。

• 焊接問題： 檢查所有引腳是否正確焊接，是否存在虛焊或短路。

通過仔細(xì)檢查上述各項(xiàng)，通?？梢越鉀Q SCT2450 在應(yīng)用中遇到的問題。在調(diào)試過程中，使用示波器監(jiān)測(cè)輸入/輸出電壓紋波、SW 節(jié)點(diǎn)波形和電感電流波形，可以幫助快速定位問題。

12. 免責(zé)聲明

本手冊(cè)中提供的信息，包括但不限于產(chǎn)品特性、電氣參數(shù)、應(yīng)用電路和布局建議，均被認(rèn)為是準(zhǔn)確可靠的。然而，矽恩微電子 (Si-En Technology Co., Ltd.) 對(duì)其準(zhǔn)確性或完整性不作任何明示或暗示的保證。

矽恩微電子保留隨時(shí)更改產(chǎn)品規(guī)格和信息的權(quán)利，恕不另行通知。建議用戶在設(shè)計(jì)最終產(chǎn)品時(shí)，始終參考最新的數(shù)據(jù)手冊(cè)和應(yīng)用筆記。

用戶有責(zé)任確保其應(yīng)用符合所有適用的安全、法規(guī)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。矽恩微電子對(duì)因使用本手冊(cè)中包含的信息而導(dǎo)致的任何損害或損失不承擔(dān)任何責(zé)任。

本產(chǎn)品不適用于生命支持系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、汽車安全系統(tǒng)或其他任何故障可能導(dǎo)致人身傷害或死亡的危險(xiǎn)應(yīng)用。在將矽恩微電子產(chǎn)品用于此類高風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用之前，用戶必須獲得矽恩微電子的書面授權(quán)。

本手冊(cè)中的所有商標(biāo)和注冊(cè)商標(biāo)均為其各自所有者的財(cái)產(chǎn)。未經(jīng)矽恩微電子事先書面同意，不得復(fù)制、傳播或以其他方式利用本手冊(cè)的任何部分。

本手冊(cè)旨在為 SCT2450 的應(yīng)用提供指導(dǎo)，但不能替代專業(yè)工程師的判斷和設(shè)計(jì)驗(yàn)證。在任何情況下，最終產(chǎn)品的性能和可靠性均由設(shè)計(jì)者和制造商負(fù)責(zé)。