文章来源于实际项目中的一个产品开发，产品电路板上有一个电源管理芯片zs6366a，通过这个电源管理芯片来控制可充电电池的充放电，并提供对电源的各种保护。对电池的充电是通过电感来实现DC-DC的同步升压，之前时间紧一直没有研究清楚，现在将详细的分析过程记录下来，准备分为几个部分来讲解：
1、电感式DC-DC升压原理
2、zs6366a典型应用电路详解
3、zs6366a在实际产品中的应用

4、NPN、PNP组合电路在实际电路中的作用

一、电感式DC-DC升压原理：这部分内容主要来自于网络，是基本原理介绍，只有理解了电路的基本原理才能理解电路在实际中的使用，网络上讲解原理的文章很多，主要是要找到能让自己能够理解的文章。

什么是电感型升压DC/DC转换器？如图1所示为简化的电感型DC-DC转换器电路，闭合开关会引起通过电感的电流增加。打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容。因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。

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决定电感型升压的DC-DC转换器输出电压的因素是什么？在图2所示的实际电路中，带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关，MOSFET的开、关由脉宽调制(PWM)电路控制。输出电压始终由PWM占空比决定，占空比为50%时，输出电压为输入电压的两倍。将电压提高一倍会使输入电流大小达到输出电流的两倍，对实际的有损耗电路，输入电流还要稍高。

电感值如何影响电感型升压转换器的性能？因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流，所以电感的选择是感性电压转换器设计的关键。等效串联电阻值低的电感，其功率转换效率**。要对电感饱和电流额定值进行选择，使其大于电路的稳态电感电流峰值。

电感型升压转换器IC电路输出二极管选择的原则是什么？ 升压转换器要选快速肖特基整流二极管。与普通二极管相比，肖特基二极管正向压降小，使其功耗低并且效率高。肖特基二极管平均电流额定值应大于电路最大输出电压。

怎样选择电感型升压转换器IC电路的输入电容？升压调节器的输入为三角形电压波形，因此要求输入电容必须减小输入纹波和噪声。纹波的幅度与输入电容值的大小成反比，也就是说，电容容量越大，纹波越小。如果转换器负载变化很小，并且输出电流小，使用小容量输入电容也很安全。如果转换器输入与源输出相差很小，也可选小体积电容。如果要求电路对输入电压源纹波干扰很小，就可能需要大容量电容，并(或)减小等效串联电阻(ESR)。

在电感型升压转换器IC电路中，选择输出电容时要考虑哪些因素？输出电容的选择决定于输出电压纹波。在大多数场合，要使用低ESR电容，如陶瓷和聚合物电解电容。如果使用高ESR电容，就需要仔细查看转换器频率补偿，并且在输出电路端可能需要加一额外电容。

进行电感型升压转换器IC电路布局时需要考虑哪些因素？首先，输入电容应尽可能靠近IC，这样可以减小影响IC输入电压纹波的铜迹线电阻。其次，将输出电容置于IC附近。连接输出电容的铜迹线长会影响输出电压纹波。第三点是，尽量减小连接电感和输出二极管的迹线长度，减小功耗并提高效率。最后一点是，输出反馈电阻远离电感可以将噪声影响降至最小。

电感型升压转换器应用在哪些场合？电感型升压转换器的一个主要应用领域是为白光LED供电，该白光LED能为电池供电系统的液晶显示(LCD)面板提供背光。在需要提升电压的通用直流-直流电压稳压器中也可使用。

一个电池对一个线圈通电，这是个电磁铁。不论你是否科盲，你一定会奇怪，这有什么值得分析的呢？有！我们要分析它通电和断电的瞬间发生了什么。线圈(以后叫作“电感”了)有一个特性—电磁转换，电可以变成磁，磁也可以变回电。当通电瞬间，电会变为磁并以磁的形式储存在电感内。而断电瞬磁会变成电，从电感中释放出来。现在我们看看下图，断电瞬间发生了什么：

前面我说过了，电感内的磁能会在电感断电时重新变回电，然而问题来了:此时回路已经断开，电流无处可去，磁如何能转换成电流呢？很简单，电感两端会出现高压!电压有多高呢？无穷高，直到击穿任何阻挡电流前进的介质为止。 这里我们了解了电感的第二个特性—-升压特性。当回路断开时，电感内的能量会以无穷高电压的形式变换回电，电压能升多高，仅取决于介质变的击穿电压。

下面是正压发生器，你不停地扳动开关，从输入处可以得到无穷高的正电压。电压到底升到多高，取决于你在二极管的另一端接了什么东西让电流有处可去。如果什么也不接，电流就无处可去，于是电压会升到足够高，将开关击穿，能量以热的形式消耗掉。

下面是负压发生器，你不停地扳动开关，从输入处可以得到无穷高的负电压。 上面说的都是理论，现在来点实际的电子线路图，看看正/负压发生器的“最小系统”到底什么样子：

你可以很清楚看到演变，电路中仅仅把开关换成了三极管换而已。 不要小看这两个图，事实上，所以开关电源都是由这两个图组合变换而来，所以掌握这两个图非常重要。 最后要提提磁饱合的问题。什么是磁饱合？ 从上面的背景知道我们可以知道电感能储存能量，将能量以磁场方式保存，但能存多少呢？存满之后会发生什么情况呢？ 
1。存多少: “最大磁通量”这个参数就是干这个用的，很显然，电感不能无限保存能量，它存储能量的数量由电压与时间的乘积决定，对于每个电感来说，这是一个常数，根据这个常数你可以算出一个电感要提供N伏M安供电时必须工作于多高的频率下。 

2。存满之后会如何: 这就是磁饱合的问题。饱合之后，电感失去一切电感应有的特性，变成一纯电阻，并以热的形式消耗掉能量。

二、zs6366典型应用电路详解

        首先来看输入电源，通过usb接口将外部电源输入到IC芯片的VIN引脚，在检测到有外部电源输入后芯片就会在系统电源引脚SYS上输出我们需要的电压，输出电压计算公式VOUT=(RFB1/RFB2+1)*1.2V；由芯片的系统框图可知输出电压通过反馈引脚BSTFB反馈回芯片内部的控制电路，控制电路在同步控制引脚PGATE和NGATE上输出PWM脉冲，这个PWM脉冲控制U2 MOS开关，通过电感L1来实现升压，这就是上面说的理论通过电感实现DC-DC升压在实际中的应用。

        Q1是P沟道MOS管，在Vgs为负电压的时候电流由S流向D，工作在直流条件下，因此只需考虑导通电阻足够小即可，这里的Q1作用是防止SYS电源倒灌VIN，可以测量出REVCTR引脚的输出电压跟SYS输出电压的差总是小于Q1的导通电压的；SYS电压倒灌VIN可能导致VIN外接的电源损坏，关于电源倒灌的原理和可能的危害在后面做个说明。

        ZS6366/A 具有同步升压功能，可将单节锂电池 2.9V 到 4.2V 之间的电压升压到 5V 输出，给负载供电。电池电压低于 2.9V 时，芯片系统将判断为电池电量不足，停止升压。当 VIN 电压低于 3.3V 时，系统将判断为电源适配器掉电，并启动升压电路。U2集成了一个N沟道MOS管和P沟道MOS管，PGATE引脚产生PWM脉冲用于控制充电和升压，NGATE引脚用于控制升压；在没有外部电源输入或者外部电源输入过低的时候会进行升压，PGATE引脚为高电平，PGATE跟SYS的电压差是U2的Vgs2，这个时候U2的PMOS管是关闭的，电流不会从S2流向D2；而在NGATE引脚上会产生PWM脉冲，这个电平脉冲会控制U2中N沟道MOS管的开关，NMOS管是正行导通，电流由D1流向S1。下面三图是在没有外部电源输入或者外部电源输入过低的时候会进行升压抓取的波形图：

这幅图示波器抓取得波形可以看到2通道是PGATE同步引脚，在升压的时候维持高电平；1通道是NGATE同步引脚，在升压的时候输出PWM脉冲。

这个波形中通道2是NGATE同步引脚，通道1波形是L1电感上端可以看到在不断变化，L1电感下端是连接到电池的正级基本上是电池电压，不会变化。

        当有输入电源的时候，就可以对电源进行充电，ZS6366/A 用开关方式对电池进行涓流/恒流/恒压三段式充电。当电池电压低于 3V 时进行涓流充电；当电池电压高于 3V 时进行恒流充电；当电池电压接近 4.2V 时进行恒压充电，此时充电电流开始逐渐减小，当电流减小到恒流充电电流的 ¹⁄₁₀ 时，4 个 LED 灯全部常亮，指示电池已经充饱。充饱时，芯片可选择电流进一步减小到零，维持浮充电压；或者终止充电，等待电池电压降低到一定电压(VRECHG)时进行复充(Recharge)。这个时候对于充电电池的参数选择就要满足这个芯片的充电管理，比如下面是一个充电电池的参数：

对电池充电的电流大小由芯片的 SNS 引脚和 BAT 引脚之间的采样电阻 RS来设定。当进行充电的时候NGATE引脚输出低电平，U2中的NMOS管关闭，PGATE引脚输出PWM脉冲，控制U2中的PMOS管不停的开关，电流从S2流向D2，通过电感L2就可以给电池充电。下面的三幅波形图是充电过程中抓取的：

通道2为PGATE引脚输出的PWM波形，通道1为NGATE引脚输出。

这个波形中通道2是PGATE同步引脚，通道1波形是L1电感上端可以看到在不断变化，L1电感下端是连接到电池的正级基本上是电池电压。

这是上图的放大，可以看到PGATE输出高的时候PMOS管关闭，电感上电压有一个跳变；PGATE输出低的时候，PMOS管打开有电流通过电感。

        放电过流保护和短路保护功能：负载电流超过限流电流继续增大，当 CS 与 CSN 两端的压差超过 42mV，且维持时间超过 1S，则系统启动负载过流保护功能，ZS6366/A 将会关闭 USB 的输出通路 MOS 管，进入待机状态。 空载检测功能：当 CS 与 CSN 两端的压差低于 2mV 且持续 80s 时，芯片判断外部负载消失，进入待机状态。在推荐电路图中对于 U3 和 Q1，因为他们工作在直流条件下，因此只需考虑导通电阻足够小即可，推荐使用导通电阻小于 40mΩ 的 MOS 管，针对大电流应用则选择内阻相对更小的 MOS 管为宜，U3的功能就是用来做短路保护的。U3集成了2个NMOS管，正常情况下BATCTR输出高电平，NMOS管打开，电流由D流向S，再到电源负极，形成完整的电流回路。当检测的短路的时候BATCTR引脚输出低电平，NMOS管关闭，电流回路被切断，起到保护作用。

三、zs6366a在实际产品中的应用

上图是zs6366在实际电路中的使用，基本上跟参考电路是相同的，在输出加了Q2来控制输出电压，PGATE引脚通过NPN和PNP的三极管组合来控制PMOS管。为什么要用一个NPN和PNP管的组合，在这里主要是用来放大PGATE的信号，这个放大了的信号能更快的控制PMOS管的通断，减少了开关期间的不稳定状态的时间。

4、NPN、PNP组合电路的分析

回答：这是很普通的应用。两管工作时此通彼停。 
“此时Q10的基极和集电极都为低”－－－Q10具备导通的条件，保证OUT端低电，至于有没有导通电流。要看OUT接的电路。只要OUT端有电压，Q10就通。还可防止Q9的漏电保证OUT端低电。
追问
具体电路是这样的，PB1为单片机的输出端口，VCC10为10V直流。当PB1输出为0时，Q5截止，A点为高，Q9导通，Q10截止，OUT输出高；当PB1输出为1时，Q5导通，A点为低，Q9截止，此时Q10的基极和集电极都为低，Q10也不会导通呀？OUT怎么输出低呀？
追答
Q10是PNP，只有基极和集电极低电，Q10才能通！Q9和Q10相当于单刀双掷开关。Q10怎么不能导通呀？真不知你是怎么想的，无语。
追问
从网上看有人说对PNP型三极管导通条件好象是：Ue>Ub,Uc>Ub，但Q10的基极和集电极都为低，不满足Uc>Ub呀，还有OUT端接的是MOS管得G，OUT端对地电阻应该是无穷大，那么OUT点的点位也不知道呀？
追答
“Q10具备导通的条件，保证OUT端低电，”“只要OUT端有电压，Q10就通”。认真想想！
OUT端接的是MOS管的G，Q10可以说是最优设计。原理是Q9由导通转截止后，如果没有Q10，MOS管G极的高电将保持一段时间，显然是不行的，Q10作用就是把此高电放掉。

五、马桶洁厕剂倒灌自来水，跟电源倒灌是一个道理