對于許多由單節(jié)鋰電池供電的便攜式設(shè)備而言，為其內(nèi)部的MCU、傳感器、接口電路或顯示模塊提供一個穩(wěn)定的3.3V或5V電壓，是一個基礎(chǔ)且關(guān)鍵的需求。尤其是在空間極其受限的設(shè)計中，傳統(tǒng)的電感式升壓方案往往因其體積和EMI復(fù)雜性而顯得笨重。此時，鋰電池?zé)o電感升壓3.3V和5V芯片方案——即電荷泵（Charge Pump）DC/DC轉(zhuǎn)換器——就成為了一種優(yōu)雅的解決方案。平芯微（PW）的PW5410B和PW4004A正是為此類應(yīng)用而生的兩款代表性產(chǎn)品，它們通過簡單的電容網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)電壓變換，省去了電感，極大簡化了PCB布局與物料清單。
一、PW5410B：精密穩(wěn)定的3.3V電荷泵

PW5410B是一款恒定頻率（1.2MHz）的開關(guān)電容電壓倍增器，其核心任務(wù)是從一個寬范圍的輸入電壓（1.8V至5V）中，精準(zhǔn)地產(chǎn)生一個固定的3.3V輸出。這對于從近乎耗盡的鋰電池（約3.0V）到滿電（約4.2V）的整個工作區(qū)間內(nèi)維持系統(tǒng)核心電壓的穩(wěn)定至關(guān)重要。

它的特性直接反映了其設(shè)計目標(biāo)：

固定3.3V±4%輸出

輸入電壓范圍：1.8V～5V

輸出電流：最高250mA（VIN=3V時）

低噪聲、恒定頻率操作

關(guān)斷電流：＜1μA

短路保護

內(nèi)置軟啟動

無電感，采用SOT-23-6封裝

在實際設(shè)計中，工程師需要重點關(guān)注三點：首先是電容選擇，VIN和VOUT的旁路電容必須使用低ESR（建議<0.1Ω）的陶瓷電容，容值不小于2.2μF，并盡可能靠近芯片引腳擺放，以抑制高頻噪聲和紋波。其次是飛電容（Flying Capacitor），必須使用非極性的陶瓷電容（同樣≥2.2μF），嚴(yán)禁使用鉭或鋁電解電容，因為在電荷泵的充放電周期中，該電容兩端的電壓會發(fā)生反向。最后是使能引腳EN，它是一個CMOS輸入（閾值約0.8V），絕不能懸空，必須被驅(qū)動至明確的邏輯高（啟用）或邏輯低（關(guān)斷）電平，以避免不確定狀態(tài)和額外功耗。

二、PW4004A：高效簡潔的5V升壓方案

當(dāng)設(shè)備需要為USB接口、PCMCIA卡槽或某些特定功能的集成電路提供5V電源時，PW4004A是理想的升壓選擇。它在2.7V至4.5V的輸入范圍內(nèi)工作，完美匹配單節(jié)鋰電池，并穩(wěn)定輸出4.95V電壓，最大可持續(xù)提供230mA電流。

其規(guī)格書標(biāo)定的核心特點包括：

輸出電壓恒定：4.95V（精度±3.0%）

輸入電壓范圍：2.7V～4.5V

最大輸出電流：230mA

工作頻率：380kHz

EN腳關(guān)斷電流：＜1μA

內(nèi)置短路與熱保護

無電感，SOT-23-6封裝

應(yīng)用PW4004A時，其性能與外圍電容緊密相關(guān)。輸入、輸出電容推薦使用≥2.2μF的低ESR陶瓷電容。其輸出紋波電壓可通過公式 VRIPPLE≈IOUT2×fOSC×COUTVRIPPLE?≈2×fOSC?×COUT?IOUT?? 進(jìn)行估算，增大COUT或提高負(fù)載電流下的開關(guān)頻率穩(wěn)定性都有助于降低紋波。飛電容（CFLY）同樣需選用≥2.2μF的陶瓷電容，它直接決定了電荷泵的內(nèi)阻和最大輸出能力。此外，其EN引腳為高電平有效，閾值約為VIN/2，也需確保有確定的邏輯電平驅(qū)動。

選型與應(yīng)用考量

選擇PW5410B還是PW4004A，首要判斷依據(jù)是系統(tǒng)的目標(biāo)電壓。兩者共同的優(yōu)勢在于極簡的外圍（僅三個電容）、超小的封裝和無需電感的設(shè)計，非常適合空間敏感型應(yīng)用。

然而，工程師在采用此類電荷泵方案時也需認(rèn)識到其固有特點：通常，其峰值轉(zhuǎn)換效率（約70-85%）會略低于優(yōu)秀的電感式Boost轉(zhuǎn)換器，尤其是在輸入/輸出電壓比遠(yuǎn)離2倍時。因此，在對整機續(xù)航有極致要求的高功耗場景下，需仔細(xì)核算系統(tǒng)整體的能耗預(yù)算。另外，盡管芯片集成了完善的保護功能，在持續(xù)滿載或短路測試中，良好的PCB布局與接地對于芯片的熱性能與長期可靠性依然非常重要。

總之，對于追求小型化、低復(fù)雜度的鋰電池供電設(shè)備，PW5410B和PW4004A提供了經(jīng)過驗證的、高性價比的3.3V和5V升壓解決方案。嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)手冊中的布局與物料建議，是確保其性能穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵。

審核編輯 黃宇