谈一谈SCT12A0,SCT12A1针对蓝牙音箱应用的负载断开设计
1蓝牙音箱应用的特殊要求
随着物联时代的到来，线连接的可移动娱乐设备越来越为大众喜爱甚至追捧。作为该趋势的分支市场，蓝牙音箱市场迅速发展。同时，消费者的认知程度与产品要求不断提高。
当下市场的需求可以分为两个重要方面：一，外形时尚、轻便易携；二，高保真音效和较长的播放时间。首项要求属于工业设计范畴，不在本应用笔记讨论的范围内。但是，轻便易携的市场需求限制了蓝牙音箱的整机重量。而蓝牙音箱的整机重量里，电池占比较大权重，电池大小与其容量直接相关。因此，对整机重量的限制际是限制了内置电池的容量。第二个要求中，论是高保真的音效还是较长的播放时间，都是高功耗的电气需求，需要相对大的电池容量作为支撑。两个市场需求在产品设计中相互矛盾并制约。
为了解决上述矛盾：采用相对大的电池容量（3000A左右）和降低功耗的解决方案。在客户可接受的整机重量下，比较有效的利用电池电量。
F1蓝牙音箱结构图
对于输出功率10W以上的蓝牙音箱，功率放大器（简称PA）需要一个相对高的电压（比如12V，甚至更高）将输入音频信号进行放大并保持低于1%的失真度，因此电源架构上面需要在PA和锂电池之间放置BOOST升压芯片，用来将单节42V的锂电池电压升压。
在BOOST停止工作的状态下，一旦存在输入电压，从输入端经电感L，再经续流管（Q2寄生体二极管）直至输出端，存在一个不可避免的电流通路。由于这个通路的存在，即使升压转换器在停止工作的状态下，输出端依然有电压存在(即输入电压)，也就是常说的负载未完全断开。这种现象会增加整个关机状态下的功耗。对于越来越多的电池供电的移动设备，关机状态下的功耗会大大降低一次充电下电池的续航时间，也就是消费者口中的“电池漏电”现象。因此，蓝牙音箱应用要求对BOOST进行负载完全断开设计。
F2BOOST升压转换器
2基于SCT12A0的负载断开设计
SCT高功率密度全集成BOOST转换器SCT12A0，支持27V到14V的宽输入电压和比较大到146V的输出电压，功率开关管的开关电流可高达12A。SCT12A0的负载断开设计如下图F3所示，在BOOST电感L1和电池正端B+之间加入P沟道MOSFETQ1（（简称‘PMOS’）及其驱动电路（驱动电路包括D1，R11，C4，Q2，R11和C4）。当P_O信号为高时，Q2导通，Q1的门级（G）被拉低,Q1导通，VIN=VBAT；当P_O信号为低时，Q2关断，Q1的门级（G）通过R11拉高到V,Q1关断，VIN≠VBAT。
F3SCT12A0负载断开设计电路
3基于SCT12A1的负载断开设计
SCT12A1为SCT12A0的升级产品，全集成同步BOOST升压转换器。内部集成上下功率MOSFET管，导通电阻分别为13?和下管11?，支持27V到14V的宽输入电压范围和比较大到146V的输出电压。功率开关管的开关电流可高达12A，并可以通过外接电阻进行限流阈值的设置。该转换器转换效率高达92%的效率（VIN=36V,VOUT=9V,IOUT=3A），并且通过控制输出端的PMOS现升压转换器输出和负载电路的断开与隔离，全面满足蓝牙音箱应用中对BOOST高效率和与后级负载完全断开的要求。
同时，SCT12A1为际应用提供输出短路保护。在检测到输出电流过流或者输出对地短路时，SCT12A1启动短路保护机制，通过打嗝工作模式比较大限度地降低功耗。
F4SCT12A1输出短路打嗝保护工作模式时序
当内部上管MOSFET的过电流触发负载断开保护，SS引脚复位，升压转换器停止开关。当SS引脚再次充电达到12V，转换器恢复正常开关，并开通P沟道MOSFET。当故障消除后，SCT12A1自动恢复正常工作。SCT12A1的打嗝保护，用户可以通过外部引脚SS电容调节打嗝时间。关于输出短路保护的详细介绍，请参见芯洲科技应用笔记《SCT12A1输出短路保护》。
传统BOOST现与负载断开功能的PMOS置于BOOST升压输入与电池之间的输入通路上，而基于SCT12A1的设计里PMOS位于输出通路上。由于BOOST的输出电流远小于输入电流，因此为了得到相同的转换效率，SCT12A1的设计可以选择较大等效导通阻抗的PMOS，节约成本；或者选择相同等效导通阻抗的PMOS，获得更高的转换效率。
31针对常规应用的负载断开设计
F5为SCT12A1针常规应用的负载断开设计。在BOOST输出端和负载端之间插入P沟道MOSFET来现负载的完全断开。选择一个较低的导通电阻断的P沟道MOSFETQ1降低对效率的影响。P沟道MOSFET的源极需要连接到VOUT引脚。在VOUT引脚和P沟道MOSFET的源极需要连接输出电容，以维持控制回路的稳定性。连接ENPGATEZ引脚到地，启用SCT12A1负载断开保护功能。连接到栅极Q1的PGATE具有恒定对地抽取电流能力和电阻上拉能力。SCT12A1启动时，内部电路控制P沟道MOSFET软启动以输入减小浪涌电流。当外部P沟道MOSFET栅源极电压差低于阈值电压，Q1打开，负载连接到VOUT。
同时，PMOS两端的电容（如F5中C3，C4，C5，C6，C7）,既保证了整个设计的稳定性，又可以根据负载情况的不同灵活选择合适的容值。一般来说，2个22μFX5R陶瓷电容可以满足绝大多数常规应用。需要注意的是，在较大容性负载（680μF）,则需要采用下一章节中介绍的电路设计，后文中将详细论述。
F5SCT12A1常规应用负载断开设计
在84V输入，12V输出以及3A负载条件下，测试波形如F
6中所示：在E-EN为高时，PMOS打开，此时BOOST-=12V、PMOS-=12V，说明PMOS被正常开启；在E-E低，PMOS关断，BOOST-缓慢放，PMOS-由于负载迅速拉低，说明此时PMOS被顺利关断。但是，在超大电容负载的带载启动应用中，本设计易触发SCT12A1的短路保护机制。
F6SCT12A1启动测试波形
32针对输出级大电容（680F）负载断开设计
如SCT12A1数据手册中介绍，SCT12A1通过控制PMOS的导通和断开对芯片过流保护。过流保护判断的依据为：上管过流或者V发生的过流保护会引入可听见的噪音问题。
针对输出带有超大电容的应用，推荐如F7设计，引入R10，Q1，R4构成的外部E-EN驱动模块，保证PMOSQ2随着BOOST启动、关闭进行对应的启动关断操作。,其中R10的数值可以根据际电路设计选择合适数值。
F7SCT12A1输出超大电容，负载断开设计
在84V输入、12V输出，4700F电容以及带05A负载条件下，测试波形如F8中所示：在E-EN为高时，PMOS打开，此时BOOST-=12V、PMOS-=12V，说明此时PMOS被正常开启；在E-E低，PMOS关断，BOOST-缓慢放，PMOS-由于负载迅速拉低，说明此时PMOS被顺利关断。
F8SCT12A1超大输出电容，启动测试波形
4引用
1详情请参考：SCT12A1DHKR
2详情请参考：SCT12A0DHKR
其中电源管理芯片给了创业者很大的精神支持，未来会有更多的创业者为这个行业贡献自己的力量。公司通过提升产品的功率密度、转换效率、EMI友好等性能，帮助客户解决散热、小型化、安全以及易用性等系统应用方面的挑战，保障客户电子电气产品高效、节能、安全运行。https://www.silicontent.com/https://www.silicontent.com/uploads/admin/image/20230615/3852736a255fa7214052d58eb1a24be4.jpg
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