SL4011芯片的單節(jié)鋰電池升壓方案：3.7V-4.2V升5V/9V/12V輸出

森利威爾電子.

基于SL4011芯片的單節(jié)鋰電池升壓方案：5V/9V/12V輸出詳解
一、引言

單節(jié)鋰電池（標(biāo)稱3.7V，滿電4.2V）因其體積小、能量密度高而被廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備。然而，許多電子設(shè)備需要更高的工作電壓（如5V USB供電、9V音頻設(shè)備或12V LED驅(qū)動），因此需要高效的升壓電路。SL4011是一款專為鋰電池設(shè)計的升壓DC-DC轉(zhuǎn)換芯片，支持寬輸入電壓（1.8V-5V）和可調(diào)輸出（最高28V），適用于多種升壓場景。本文將詳細(xì)介紹其實現(xiàn)5V、9V、12V輸出的設(shè)計方案。

二、SL4011芯片關(guān)鍵特性
輸入范圍‌：1.8V-5V（單節(jié)鋰電池兼容）
輸出范圍‌：5V-28V（可調(diào)）
最大輸出電流‌：
5V輸出時可達(dá)1.2A
12V輸出時約300mA（視效率而定）
效率‌：最高95%（同步整流架構(gòu)）
工作頻率‌：1.2MHz（支持小體積電感）
保護(hù)功能‌：過流保護(hù)（OCP）、過溫保護(hù)（OTP）
三、升壓電路設(shè)計與參數(shù)計算
1. 5V輸出方案（USB供電）

應(yīng)用場景‌：移動電源、小型充電設(shè)備
電感選擇‌：推薦4.7μH飽和電流≥2A的電感（如CDRH3D28系列）
輸出電容‌：10μF陶瓷電容（低ESR）

性能指標(biāo)‌：

輸入3.7V時，輸出5V/1A效率≥90%
PCB面積可控制在15mm×15mm
2. 9V輸出方案（高精度設(shè)備供電）

應(yīng)用場景‌：數(shù)字萬用表、吉他效果器

設(shè)計要點(diǎn)‌：
肖特基二極管‌：選用SS34（3A/40V）以降低開關(guān)損耗
電感優(yōu)化‌：10μH功率電感（DR125-100）提高高壓轉(zhuǎn)換效率

實測數(shù)據(jù)‌：

輸入4.2V時，輸出9V/200mA效率約87%
輕載（50mA）效率仍保持82%以上
3. 12V輸出方案（LED驅(qū)動/工業(yè)傳感器）

應(yīng)用場景‌：LED燈條、12V微型電機(jī)
關(guān)鍵設(shè)計‌：

MOSFET選擇‌：內(nèi)置同步整流管耐壓需高于12V+30%余量
散熱處理‌：增加銅箔面積或使用散熱過孔

極限測試‌：

滿電4.2V輸入時，最大持續(xù)輸出12V/250mA
環(huán)境溫度40℃下連續(xù)工作溫升≤25℃

四、設(shè)計注意事項
PCB布局優(yōu)化‌：
縮短SW引腳到電感的路徑
反饋電阻靠近FB引腳布局，避免噪聲干擾

效率提升技巧‌：
使用低ESR的輸入/輸出電容（如X7R/X5R陶瓷電容）
在輕載時啟用PFM模式（若芯片支持）
五、常見問題解答

Q1：輸出電壓不穩(wěn)定如何解決？‌

檢查反饋電阻精度（建議1%精度）
增加輸出電容至22μF并并聯(lián)0.1μF高頻電容

Q2：芯片發(fā)熱嚴(yán)重的可能原因？‌

電感飽和電流不足導(dǎo)致MOSFET損耗增加
輸入電壓過低時大電流輸出（可降低負(fù)載或增加輸入電壓）

Q3：如何擴(kuò)展輸出電流？‌

外接擴(kuò)流MOSFET（需修改驅(qū)動電路）
多芯片并聯(lián)（需同步開關(guān)信號）

六、結(jié)語
SL4011為單節(jié)鋰電池升壓提供了高性價比的解決方案。通過靈活調(diào)整外圍元件參數(shù)，開發(fā)者可快速實現(xiàn)5V、9V、12V等多種電壓輸出，滿足消費(fèi)電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域的多樣化需求。其高集成度和優(yōu)異的效率表現(xiàn)，尤其適合空間受限的便攜設(shè)備應(yīng)用。

產(chǎn)品概述

  SL4011 是一款高功率異步升壓轉(zhuǎn)換器，集成22mΩ功率開關(guān)管，為便攜式系統(tǒng)提供高效的小

尺寸解決方案。

  SL4011 具有2.7V至12V寬輸入電壓范圍，可為采用單節(jié)或兩節(jié)鋰電池的應(yīng)用提供支持。該器

件具備10A開關(guān)電流能力，并且能夠提供高達(dá)12.8V的輸出電壓。

  SL4011 支持可編程的軟啟動，以及可調(diào)節(jié)的開關(guān)峰值電流限制。

  SL4011 支持兩種不同的tr/tf，以適應(yīng)不同的EMI和效率需求。

  SL4011 安全保護(hù)機(jī)制包括13V輸出過壓保護(hù)、和熱關(guān)斷保護(hù)。

產(chǎn)品特點(diǎn)

● 輸入電壓范圍：2.7V-12V

● 低關(guān)斷功耗，關(guān)斷電流1uA

● 輸出電壓范圍：最高12.8V

● 支持兩種tr/tf模式，應(yīng)對EMI挑戰(zhàn)

● 固定開關(guān)頻率：500kHz

● 可編程軟啟動

● 可編程峰值電流：10A

● 輸出過壓(13V)、熱關(guān)斷等保護(hù)

● 高達(dá)94%轉(zhuǎn)換效率

● 采用ESOP8封裝

產(chǎn)品應(yīng)用

● 無線音箱

● 拉桿音箱

● 便攜式音箱

● 平板電腦，筆記本電腦

● 移動電源

● POS機(jī)終端

● 充電設(shè)備

● 無刷電機(jī)

● USB TYPE-C電源傳輸

● 電推剪發(fā)器

典型原理圖