WD5081,85V转5V,1A异步降压芯片

WD5081

1. 核心参数定位

  • 输入电压:典型 6.5~90VDC,极限 VIN=100V(瞬态耐压),UVLO 启动阈值 4.7V、跌落 4.5V,低于 4.5V 芯片锁止不工作;
  • 输出能力:连续 IO=1A,峰值限流 2.9~4.5A(典型 3.5A),短路打嗝保护;
  • 功率 MOS:内置 90V N 沟 MOS,Rds (on)=450mΩ(0.45Ω),不用外挂功率管;
  • 控制架构: 滞环(迟滞)电压控制(非固定 PWM),开关频率自动变化,最高可达 1MHz;
  • 功耗:典型静态 IQ=170μA (带载空载),EN 关断待机电流 5~8μA,低功耗适合电池 / 光伏供电;
  • 封装:SOT23-6(贴片小体积,替代 SOP8 老款高压芯片)

2. 五大内置保护(全集成无需外围保护器件)

  1. UVLO 欠压锁定:VIN<4.5V 关芯片,防止低压异常炸机
  2. OCP 峰值限流:最大 3.5A 逐周期限流,超载降占空
  3. SCP 输出短路保护:输出短路后 MOS 关断 300μS 重启,间歇打嗝,不烧前级
  4. OTP 过热保护:芯片结温 150℃关断,降温回落 20℃自动恢复
  5. BST 自举欠压:驱动供电不足锁 MOS,防止驱动失效

3. 应用场景(手册标注)

太阳能小功率充电、智能电表、分布式直流电源、电动车车载供电、高压 LDO 前置预稳压、小功率 LED 恒压驱动、24/48V 工控传感器电源。

二、SOT23-6 引脚定义(手册第 2 页,顶视引脚 1~6)

表格

引脚 丝印 全称 详细功能 + 设计要点
1 BST 自举驱动脚 BST 与 SW 之间必须接 0.1μF 贴片电容,给内部上管 MOS 栅极供电(NMOS 必须自举升压驱动);高压占空比>65%、Vout≤5V 建议外加 IN4148/BAT54 外接 5V 辅助供电提升效率
2 GND 功率地 功率回路地,输出滤波电容就近接 GND,功率地单点接地,减少地弹噪声
3 FB 反馈采样脚 内部基准平均 VFB=200mV(上限 215mV、下限 185mV 滞环窗口),外接 R1 (VOUT→FB)、R2 (FB→GND) 分压设定输出电压,R2 优选 5k~50kΩ 兼顾功耗与抗干扰
4 EN 使能开关脚 正逻辑,悬空默认开启(内部 0.25μA 上拉≈2V);VEN<1.3V 关断,>1.6V 开启,迟滞 350mV;可接 MCU IO、分压做开关机 / 过压闭锁;EN 漏电流极小 (0.01μA@5V),上拉下拉功耗极低
5 VIN 高压电源输入 6.5~90V 主供电,就近并联 10μF/100V 电解 + 0.1μF 陶瓷去耦,抑制开关尖峰干扰
6 SW 开关功率节点 内部 MOS 漏极输出,SW 对地必须接肖特基二极管 SS310(100V/3A)续流(异步 Buck 核心),二极管紧贴 SW 引脚布线,降低尖峰与 EMI

重点区分:老版 WD5081 SOP8(早期),新版量产 SOT23-6(手册规格),引脚定义完全不同,以 PDF SOT23-6 为准。

三、绝对最大额定值 + 推荐工作条件(手册 3、4 页)

1. 极限额定(超过直接损坏芯片)

  • VIN:-0.3V~100V(长期工作上限 90V,瞬间耐压 100V);
  • BST-SW 压差:-0.3~6V;其余引脚耐压:-0.3~6V;
  • 存储温度:-40~+150℃,极限结温 150℃;ESD 人体模式 ±2000V。

2. 推荐正常工况

  • 环温:-40~+85℃(工业级),结温 - 40~125℃;
  • EN 控制电压:0~5V;最大工作频率≤1MHz。

四、电气特性(VIN=60V、TA=25℃,手册 4~5 页关键参数)

  1. UVLO:开启 4.7V,迟滞 0.2V(4.5V 关断)
  2. 电流:关断 Isd=5~8μA,空载静态 120~250μA (典型 170μA);限流 2.9~4.5A (typ3.5A)
  3. FB 滞环窗口:上升 215mV、下降 185mV,中间均值 200mV(稳压基准);FB 输入漏电流 ±300nA,分压选型不用考虑漏压损耗;
  4. EN 阈值:开启 1.6V,关断 1.3V,迟滞 350mV
  5. 热关断:150℃触发关断,降温 20℃回差恢复

五、核心稳压原理:滞环控制(手册第 5 页重点)

WD5081无固定振荡器 PWM,采用自适应滞环电流控制,稳压逻辑:

  1. FB 电压跌到 185mV → 内部 MOS 导通→电感储能,VO 上升,FB 抬升
  2. FB 电压升到 215mV → MOS 关断→电感经肖特基 D 续流放能,VO 下降,FB 回落
  3. 芯片内部自动动态微调 185/215mV 阈值,补偿线路延时,FB 平均电压恒定 200mV,实现闭环稳压,输出电压只由外接分压电阻决定。

特点:负载轻→开关频率变低、空载省电;负载重→频率升高(最高 1MHz),天然 PFM 变频,轻载效率优于固定 PWM 芯片。

六、输出电压计算公式与外围器件选型(手册 6~7 页,工程 BOM 计算)

1. 输出分压公式(核心)

VOUT​=VFB(avg)​×(1+R2R1​)=0.2×(1+R2R1​) 变形:R1=0.2VOUT​−0.2​×R2

R2=5k~50kΩ(推荐 10kΩ 标准取值) 举例:

  • 5V 输出:R1=(5-0.2)/0.2×10k=240kΩ;
  • 12V 输出:R1=(12-0.2)/0.2×10k=590kΩ;
  • 24V 输出:R1=1190kΩ。

2. 电感选型公式

L=FSW​×IOUT​×VIN​×K(VIN​−VOUT​)×VOUT​​

  • K=0.15~0.85(纹波系数,常规取 0.3~0.5),FSW 最高 1MHz;
  • 常规选型:24/48V 转 12V/1A → 10μH/3A 功率电感

3. 续流肖特基二极管选型

ID(avg)​=IOUT​×(1−VIN​VOUT​​) 要求:反向耐压>最大 VIN、额定电流>IDavg,标配 SS310(100V/3A 肖特基)

4. 输入 / 输出电容

  • 输入 CIN:低 ESR 电解 + 0.1μF 陶瓷就近 VIN 脚,纹波公式:ΔVIN​=FSW​CIN​VIN​IOUT​VOUT​(1−VOUT​/VIN​)​
  • 输出 COUT:钽 / 低 ESR 铝电解 + 0.1μF 陶瓷并联,ESR 建议 100~250mΩ(决定滞环起振、纹波大小)

5.BST 自举电容

标配0.1μF 50V 贴片 MLCC,紧贴 BST、SW 引脚需要外加辅助自举二极管场景: ①系统自带 5V 辅助电源;②VOUT≤5V、高占空比 (VOUT/VIN>65%);③工作频率接近 1MHz;二极管选型 IN4148/BAT54,5V→二极管→BST 引脚。

七、典型应用电路与 PCB 布线规范(手册 6、8 页)

最简应用电路(标准 BOM)

  1. VIN (7~90V)→CIN (10μF/100V)+0.1μF→VIN (5 脚);
  2. BST (1 脚)-SW (6 脚) 跨接 0.1μF 自举电容;
  3. SW (6 脚)→电感 L→VOUT 正极;SW→SS310 肖特基→GND;
  4. VOUT→R1→FB (3 脚)→R2→GND;VOUT 并联 COUT;
  5. EN (4 脚) 悬空 = 常开,需要关断接 GND。

PCB 关键布线(避坑)

  1. 功率环路最短:SW→D→L→GND 回路尽量短粗(高频开关大电流,决定 EMI 与发热)
  2. FB 分压电阻紧贴 FB 引脚,远离 SW、电感(SW 高频噪声极易干扰 FB 低压采样,造成输出不稳);
  3. 输入陶瓷电容紧邻 VIN-GND,BST 电容紧贴 1、6 脚;
  4. 功率地与信号地单点共地,避免地环路干扰。

八、封装规格 SOT23-6(手册第 9 页机械尺寸)

标准 SOT23-6 工业贴片,焊盘间距 e=0.95mm,总长 D=2.82~3.02mm,宽 E1=2.65~2.95mm,常规贴片 SMT 生产,体积远小于 SOP8 封装,适合小型化电源板

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