PW4004、PW5410A、PW5410B无电感升压3.3V，5V芯片方案

     无电感升压芯片PW4004应用与选型参考

便携式电子产品常需要在极小空间内完成升压。电荷泵方案因省去电感，在体积、EMI和BOM数量上有明显优势。本文以平芯微PW4004、PW5410A、PW5410B三款无电感升压芯片为例，说明其参数特点、典型电路，并与PW5100、PW5300、PW6276等带感DC-DC方案做横向对比，供硬件选型时参考。

一、5V无电感升压：PW4004与PW5410A

1.1 PW4004A

PW4004A为电荷泵架构，输入2.7V~5V，输出稳压5V，最大持续电流200mA。芯片开关频率1MHz，外部仅需一颗飞跨电容和两颗陶瓷旁路电容，无电感、无二极管，PCB占用面积极小。

主要电气特性：

· 输入电压：2.7V~5V

· 输出电压：5V±4%

· 最大输出电流：200mA

· 开关频率：1MHz

· 静态电流：微安级

· 关断电流：<1μA

· 保护功能：软启动、短路保护、过温保护

· 封装：SOT23-6

适用场景包括可穿戴设备、有源笔、电子标签、蓝牙防丢器、智能门锁等由锂电池供电且空间受限的产品。

图1 PW4004A典型应用电路

1.2 PW5410A

PW5410A同样是固定5V输出的电荷泵，但输出能力略高于PW4004A。在VIN=4.5V时可提供约250mA电流，适合对5V电流要求稍高、但仍希望避免电感的场合。

主要电气特性：

· 输入电压：2.7V~5V

· 输出电压：5V±4%

· 最大输出电流：250mA（VIN=4.5V）

· 开关频率：1.2MHz

· 保护功能：软启动、连续短路保护、热关断

· 封装：SOT23-6

典型应用包括白光LED背光、锂电池后备电源、3V转5V局部供电、智能卡读卡器、PCMCIA本地5V等。外围配置为一颗2.2μF飞跨电容，输入输出各一颗10μF陶瓷电容。

图2 PW5410A典型应用电路

二、3.3V无电感升压：PW5410B

PW5410B是PW5410A的3.3V版本，最低输入电压可至1.8V，因此两节干电池或电量偏低的单节锂电仍可稳定输出3.3V。VIN=3V时最大输出电流250mA。

主要电气特性：

· 输入电压：1.8V~5V

· 输出电压：3.3V

· 最大输出电流：250mA（VIN=3V）

· 开关频率：1.2MHz

· 保护功能：软启动、短路保护、热关断

· 封装：SOT23-6

该芯片常用于单节或双节干电池升压3.3V、为MCU/传感器/蓝牙模组供电、锂电池后备至3.3V、智能卡读卡器、有源RFID及低功耗IoT节点。外围仅需2.2μF陶瓷电容作为飞跨电容和输入输出滤波。

图3 PW5410B典型应用电路

三、电荷泵与DC-DC升压方案对比

两种拓扑各有侧重。电荷泵以结构简单、占用面积小、EMI低为特点，但输出电流和效率受限；DC-Boost则电流能力强、输入范围宽、效率高，但需要电感和更复杂的Layout。

3.1 电荷泵方案特点

优点：

· BOM少，PCB面积小：无电感、无肖特基二极管，只需飞跨电容和旁路电容。

· EMI低：不存在电感开关产生的di/dt尖峰，对蓝牙、WiFi、2.4G射频模组干扰小。

· 成本低：外围器件少，整体BOM成本通常低于同规格DC-DC方案。

· 无电感啸叫：适合助听器、录音笔、耳机等对音频噪声敏感的产品。

局限：

· 输出电流小：一般≤300mA。

· 升压比固定：多为2倍或1.5倍，输入偏离额定区间时效率下降明显。

· 效率偏低：典型值75%~85%。

· 输出受输入限制：如PW5410A需VIN≥2.7V才能稳定输出5V。

3.2 DC-DC Boost方案特点

优点：

· 输出电流大：0.5A、1A、2A及以上较常见。

· 输入范围宽：可低至0.7V启动，覆盖锂电池放电末段。

· 效率高：轻载通常85%以上，重载可达93%~95%。

· 输出可调：通过FB分压电阻可设定3.3V、5V、12V乃至更高电压。

局限：

· 需要电感，占用PCB面积，存在啸叫风险，EMI较高。

· 需要肖特基二极管或同步整流管，BOM和Layout要求更高。

· 静态电流通常高于电荷泵。

3.3 选型建议

四、DC-DC升压芯片：PW5100、PW5300、PW6276

4.1 PW5100

PW5100采用PFM控制、内置0.15Ω功率MOS的同步整流Boost转换器。输入0.7V~5V，输出5V，最大电流约500mA，静态电流约20μA，轻载效率较高。

主要电气特性：

· 输入电压：0.7V~5V

· 输出电压：5V

· 最大输出电流：约500mA

· 静态电流：约20μA

· 封装：SOT23-6

适用于玩具、TWS充电仓、蓝牙防丢器、传感器节点等长续航产品。外围只需一颗电感、一颗输入电容和一颗输出电容。

图4 PW5100典型应用电路

4.2 PW5300

PW5300为PWM同步整流升压转换器，输入2.5V~5V，输出电压可调，默认5V，最大输出电流1A，开关频率1MHz，效率高于90%。

主要电气特性：

· 输入电压：2.5V~5V

· 输出电压：可调，默认5V

· 最大输出电流：1A

· 开关频率：1MHz

· 保护功能：软启动、逐周期限流、过温保护、输入欠压锁存

· 封装：SOT23-6 / DFN可选

适合蓝牙音箱、便携补光灯、USB移动电源辅助、小家电等中等电流应用。

图5 PW5300典型应用电路

4.3 PW6276

PW6276为大电流升压IC，输入2.7V5.5V，输出固定5V或外部电阻可调。锂电池4.2V升压至5V时，输出电流可达2A2.4A。

主要电气特性：

· 输入电压：2.7V~5.5V

· 输出电压：固定5V或外部可调

· 最大输出电流：2A~2.4A（4.2V→5V）

· 开关频率：1.2MHz

· 最高效率：94%

· 保护功能：逐周期限流、过温保护、输入欠压锁定、真关断

· 封装：DFN2×3-8

适合蓝牙音箱、便携投影、共享设备、5V/2A输出的锂电池后备电源。

图6 PW6276典型应用电路

六、总结

PW4004、PW5410A、PW5410B三款电荷泵芯片分别覆盖200mA/5V、250mA/5V、250mA/3.3V三种小电流升压节点，适合空间受限、EMI敏感、BOM成本敏感的应用。当电流需求超过500mA、需要更宽输入范围或更高转换效率时，PW5100、PW5300、PW6276三款DC-DC升压芯片可提供0.5A至2.4A的电流能力，作为电荷泵方案的延伸选择。