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

森利威爾電子.

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

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

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

應用場景‌：移動電源、小型充電設備
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‌：

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（高精度設備供電）

應用場景‌：數字萬用表、吉他效果器

設計要點‌：
肖特基二極管‌：選用SS34（3A/40V）以降低開關損耗
電感優化‌：10μH功率電感（DR125-100）提高高壓轉換效率

實測數據‌：

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驅動/工業傳感器）

應用場景‌：LED燈條、12V微型電機
關鍵設計‌：

MOSFET選擇‌：內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，最大持續輸出12V/250mA
環境溫度40℃下連續工作溫升≤25℃

四、設計注意事項
PCB布局優化‌：
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0.1μF高頻電容

Q2：芯片發熱嚴重的可能原因？‌

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

Q3：如何擴展輸出電流？‌

外接擴流MOSFET（需修改驅動電路）
多芯片并聯（需同步開關信號）

六、結語
SL4011為單節鋰電池升壓提供了高性價比的解決方案。通過靈活調整外圍元件參數，開發者可快速實現5V、9V、12V等多種電壓輸出，滿足消費電子、工業控制等領域的多樣化需求。其高集成度和優異的效率表現，尤其適合空間受限的便攜設備應用。

產品概述

  SL4011 是一款高功率異步升壓轉換器，集成22mΩ功率開關管，為便攜式系統提供高效的小

尺寸解決方案。

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

件具備10A開關電流能力，并且能夠提供高達12.8V的輸出電壓。

  SL4011 支持可編程的軟啟動，以及可調節的開關峰值電流限制。

  SL4011 支持兩種不同的tr/tf，以適應不同的EMI和效率需求。

  SL4011 安全保護機制包括13V輸出過壓保護、和熱關斷保護。

產品特點

● 輸入電壓范圍：2.7V-12V

● 低關斷功耗，關斷電流1uA

● 輸出電壓范圍：最高12.8V

● 支持兩種tr/tf模式，應對EMI挑戰

● 固定開關頻率：500kHz

● 可編程軟啟動

● 可編程峰值電流：10A

● 輸出過壓(13V)、熱關斷等保護

● 高達94%轉換效率

● 采用ESOP8封裝

產品應用

● 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機終端

● 充電設備

● 無刷電機

● USB TYPE-C電源傳輸

● 電推剪發器

典型原理圖