1．引言

　　ML4869是一种连续导通型升压控制器，主要用于多节电池供电系统中的DC－DC变换，其工作频率最高可以达到200KHz。ML4869内部集成了同步整流电路，能够有效提高变换器的转换效率。另外，ML4869外围电路简单，控制灵活，静态电流低，可以实现变频控制，在轻载条件下也能够保持较高的效率，是中、小电流升压变换器的理想选择。

2．工作原理

2.1 引脚功能

　　ML4869采用8脚SOIC封装，如图1所示，其引脚功能参见表1。
表1

2.2　特点

　　ML4869具有以下特点：
　　　　1.8V输入电压确保系统在满载条件下启动并正常工作；
　　　　采用连续导通工作模式，适于大电流输出；
　　　　采用脉冲频率调制及内部同步整流，工作效率大幅提高；
　　　　芯片关断后，可实现负载与输入端的隔离；
　　　　外围元件少；
　　　　内置低导通电阻的开关管；
　　　　工作电流低；
　　　　5V和3.3V两种输出电压，适应不同的需求；
　　　　最大关断电流只需1μA。

2.3 功能框图

　　ML4869的内部功能框图如图2所示。从图中可以看出，ML4869内部集成了同步整流功能电路，用P沟道MOSFET取代传统的外接肖特基二极管，以降低损耗，简化外围电路。另外，主开关和电流检测电阻也都集成在芯片内部。

[page]2.4 工作原理

　　ML4869是一种变频、电流模式控制器，由它构成的升压变换器如图3所示。误差放大器将输出电压的变化量转换成小电流信号ISET。电感电流IL经电流检测电阻RSENSE检测后由误差放大器A1放大。升压控制电路通过主开关管Q1实现对电感平均电流的控制，使其大小与ISET的倍数相匹配，同时将峰值电感电流的大小限制在650mA。
　　轻载时，ISET将在电感放电周期结束之后降至零，Q1停止工作，其时间长短取决于负载的实际状况。放大器A2和PMOS管Q2起到了低正向压降二极管的作用。当Q1关断时，电感中的电流使VL2的电位升高。当VL2超过Vout时，放大器A2使Q2开通。在非连续工作模式下，放大器A2借助Q2上的阻性压降对过零电感电流进行检测。一旦发生电感电流过零，则关断Q2。而在连续工作模式下，Q2何时关断由升压控制电路决定，与A2无关。连续工作模式下，电感电流和电感电压波形如图4所示。

　　当引脚4（SHDN）上的电位被拉至高电平时，ML4869停止工作，芯片内部的控制电路掉电，PMOS同步整流电路中的体二极管与输出端断开。此时Q1、Q2和Q3均关断，实现了负载与输入端之间的隔离，使得输出电压在芯片关断期间与输入电压无关。

3. 实际应用中需要考虑的问题

3.1 输出电流

　　变换器的最大输出电流与最大电感电流和转换效率有关。前面曾经提到，升压变换器将最大电感电流限制在650mA，而变换器的转换效率大约在80％左右，因此最大平均输出电流可利用公式（1）和公式（2）进行估算。

3.2 升压电感

　　ML4869对外接升压电感具有自适应能力，只要电感的取值范围在5μH-30μH之间，芯片内部的控制电路都会自动调节使电感电流维持在正常水平。通常，电感取为10μH比较合适，其额定峰值电流应达到1A。另外，电感的绕线电阻应尽可能的小，一般以5-10Ω/μH为准。电感的选取还需要综合考虑磁芯体积、成本和效率等因素。

[page]3.3 输出电容

　　输出电容是升压电感的函数，为了使输出电压在满载电流条件下的纹波低于100mV，应采用公式（3）来估算输出电容的取值。另外，电容的串联等效电阻（ESR）和串联等效电感（ESL）对纹波都有影响。当Q1关断时，输出电容中的电流快速上升，瞬变电流在电容串联等效电感上产生高频尖峰叠加在输出端上。除此之外，电感放电电流作用在串联等效电阻上所产生的电压也将叠加在输出端上。为了有效抑制串联等效电阻和串联等效电感对纹波电压的影响，所选取的升压电感的ESL和ESR应分别小于10nH和100mΩ。

3.4 输入电容

　　由于芯片启动过程中的输入电流较大，而且工作过程中也可能出现这种情况，因此最好在输入端上增加一只容量为47-100μH的去藕电容，以降低输入纹波电流对内部控制电路的影响，推荐采用低ESR的电容。另外，供电电池的源阻抗也应尽可能的低，否则ML4869的工作将不稳定。采用双电池供电时，电池的源阻抗应低于400mΩ，因此应避免使用小型碱性电池。

3.5 布局

　　为了保证ML4869正常工作，在电路布局中应考虑以下问题：
　　（1）地线和功率线应足够宽；
　　（2）外接元件与ML4869越近越好；
　　（3）电感与VL1和VL2引脚之间以及输出滤波电容与VOUT之间的印制线越短越好；
　　（4）功率地（引脚8）以及输入、输出电容应采用单点接地；
　　（5）连接信号地（引脚3）与功率地（引脚8）之间的印制线应单独安排；

4. 设计实例

　　下面通过一升压变换器设计实例介绍ML4869的设计方法。
　　变换器规格如下：
　　　　输入电压（VIN）的范围：3.0V－3.6V；
　　　　输出电压（VOUT）：5.0V；
　　　　最大输出电流（IOUT(MAX)）：250mA；
　　（1）首先，利用公式（1）校验ML4869的输出电流是否满足设计要求。将相关数据带入公式（1）有：

　　计算结果显示，输出电流符合设计要求。
　　（2）第二步，确定升压电感。
　　如前所述，升压电感的理想取值为10nH，同时其额定峰值电流应达到1.0A，而其直流电阻范围应在50-100 mΩ之间。
　　（3）第三步，确定输出电容。
　　利用公式（3）求出输出电容的取值。

　　实际取100μF。
　　升压变换器的完整电路图如图5所示，推荐在输入端增加旁路电容。

5. 结语

　　由ML4869控制的升压变换器外围电路简单，控制灵活，采用变频控制，是中、小电流升压变换器的理想选择。

参考文献

[1]《开关电源技术指南·上册》，北京奥米伽电源技术服务中心，2001.