探索“PicoBK?” MYRLP-F-RD/RE系列：超低靜態(tài)電流內(nèi)置電感降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，不斷追求更低功耗、更小尺寸和更高效率是永恒的目標。今天，我們就來深入探討一款名為“PicoBK?”的MYRLP-F-RD/RE系列超低靜態(tài)電流、內(nèi)置電感降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，看看它能為我們帶來哪些驚喜。

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產(chǎn)品概述

MYRLP-F-RD/RE系列是一款同步降壓迷你DC/DC轉(zhuǎn)換器，它將電感和控制IC集成在一個微小的封裝中。這種集成設(shè)計不僅實現(xiàn)了小型化，還能通過添加兩個外部電容器輕松配置出節(jié)省空間的電源。該系列采用超低電流消耗電路和PFM控制，在輕負載下實現(xiàn)了高效率，工作電壓范圍為1.8V至6.0V，支持內(nèi)部固定輸出電壓從0.5V到3.60V的應(yīng)用。

產(chǎn)品特性

性能參數(shù)

• 輸入輸出電壓：輸入電壓范圍為1.8V - 6.0V，輸出電壓可在0.5V - 3.60V之間設(shè)置，輸出電壓精度在Vout≤1.0V時為±20mV，Vout>1.0V時為±2.0%。
• 輸出電流與靜態(tài)電流：最大輸出電流為150mA，在Vout = 1.8V時，靜態(tài)電流僅為200nA，這對于低功耗應(yīng)用來說非常關(guān)鍵。
• 控制方法：采用PFM控制，能有效提高輕負載時的效率。
• 保護功能：具備UVLO（欠壓鎖定）功能，當輸入電壓低于UVLO檢測電壓時，內(nèi)部P通道MOS驅(qū)動晶體管和N通道MOS驅(qū)動晶體管會關(guān)閉。此外，MYRLP - F - RD還集成了CL放電功能，可在設(shè)備進入待機模式時快速釋放輸出電容上的電荷。

應(yīng)用場景

該系列適用于多種應(yīng)用場景，如智能電表、低功耗RF、傳感器模塊、可穿戴設(shè)備、能量收集設(shè)備、備用電源電路、智能卡以及單節(jié)鋰電池供電的設(shè)備等。

工作原理

正常工作模式

該IC通過調(diào)整以下三個操作間隔來控制輸出電壓：

1. Pch驅(qū)動FET導(dǎo)通：反饋電壓（FB電壓）低于參考電壓VREF時，PFM比較器向PFM控制電路發(fā)送信號，使Pch驅(qū)動FET導(dǎo)通。Pch驅(qū)動FET的導(dǎo)通時間ton可通過公式ton = L × IPFM / (VIN - Vout)計算。
2. 電流切換：當Pch驅(qū)動FET導(dǎo)通時，線圈電流增加，直到達到PFM開關(guān)電流（IPFM），此時Pch驅(qū)動FET關(guān)閉，Nch驅(qū)動FET導(dǎo)通。
3. Nch驅(qū)動FET關(guān)閉：Nch驅(qū)動FET導(dǎo)通后，線圈電流減小，當電流降至約0mA時，Nch驅(qū)動FET關(guān)閉，直到FB電壓再次低于參考電壓VREF。

最大導(dǎo)通時間功能與100%占空比操作

當輸入/輸出電位差減小時，為了抑制輸出紋波電壓，Pch驅(qū)動FET的最大導(dǎo)通時間被限制在3.0μs（典型值）。如果輸入/輸出電位差進一步減小，將進入100%占空比操作，Pch驅(qū)動FET始終導(dǎo)通，但此時IC的電流消耗會增加。

CE功能與啟動模式

• CE功能：當CE引腳輸入“H”電壓（VCEH）時，設(shè)備進入啟動模式，輸出電壓上升后開始正常工作；當輸入“L”電壓（VCEL）時，設(shè)備進入待機狀態(tài)，電流消耗可抑制到0.0μA（典型值），同時Pch MOS驅(qū)動FET和Nch MOS驅(qū)動FET關(guān)閉。
• 啟動模式：在CE引腳輸入“H”電壓且UVLO功能釋放后，直到FB電壓上升到0.9 x VREF，啟動模式開始工作。此模式下，短路保護功能停止，以防止IC意外停止，同時為了抑制浪涌電流，線圈的峰值電流被限制在0.7 x IPFM。

UVLO功能

當輸入電壓VIN降至UVLO檢測電壓（VUVLOD）以下時，UVLO功能啟動，強制關(guān)閉Pch MOS驅(qū)動FET，防止內(nèi)部電路因操作不穩(wěn)定而產(chǎn)生錯誤脈沖輸出。當VIN電壓恢復(fù)到UVLO釋放電壓（VUVLOR）以上時，UVLO功能取消，設(shè)備進入啟動模式，然后恢復(fù)正常工作。

短路保護功能

• VOUT ≥ 1.2V：短路保護功能監(jiān)測VOUT引腳電壓，當該電壓因短路或過流降至短路保護閾值電壓（VSHORT）以下時，Pch驅(qū)動FET和Nch驅(qū)動FET關(guān)閉。當VOUT引腳電壓超過VSHORT時，設(shè)備恢復(fù)正常工作。
• VOUT < 1.2V：輸出電壓小于1.2V的型號不具備短路保護功能，短路或過流時輸出電壓會下降，但開關(guān)操作會繼續(xù)，短路狀態(tài)解除后，輸出電壓會迅速恢復(fù)到設(shè)定值。

CL放電功能（MYRLP - F - RD）

該功能可在設(shè)備進入待機狀態(tài)時，通過導(dǎo)通VOUT引腳和GND引腳之間的Nch FET M1，快速釋放輸出電容上的電荷，防止因電容上殘留電荷導(dǎo)致應(yīng)用程序出現(xiàn)故障。放電時間可通過公式t = τ ln (VOUT(T) / V)計算，其中τ = CL × RDCHG。

使用注意事項

組件選擇

• 要注意外部連接組件和IC的絕對最大額定值，避免超過限制。
• 選擇外部組件時，不僅要考慮IC的特性，還要參考各組件的規(guī)格。特別是負載電容CL，建議使用B特性（JIS標準）或X7R/X5R（EIA標準）的陶瓷電容。
• CE引腳和VSET引腳沒有內(nèi)部上拉或下拉，需施加規(guī)定的電壓，避免輸入中間電壓導(dǎo)致電流消耗增加。

電路布局

• 為了穩(wěn)定VIN電壓，旁路電容（CIN）應(yīng)盡可能靠近VIN和GND引腳連接。
• 每個外部組件應(yīng)盡可能靠近IC安裝，使用粗而短的連接線路，以降低電路阻抗。
• 確保PCB的GND走線盡可能粗，以減少開關(guān)時接地電流引起的地電位變化，避免IC不穩(wěn)定。

其他注意事項

• 輕負載或IC停止工作時，Pch驅(qū)動FET的漏電流可能導(dǎo)致輸出電壓上升。
• PFM比較器電路的內(nèi)部延遲或輸入失調(diào)可能導(dǎo)致開關(guān)操作持續(xù)進行，從而增加輸出紋波電壓。
• 輸入/輸出電位差較小時，紋波電壓會增加，輸出電壓可能上升。
• 輸出電壓小于1.2V的型號沒有短路保護功能，在高輸入電壓和過大輸出電流的情況下，線圈電流可能會疊加。

典型性能特性

效率與輸出電流關(guān)系

不同輸出電壓（如1.8V和3.0V）下，效率隨輸出電流的變化曲線展示了該系列在不同負載下的效率表現(xiàn)。在輕負載時，由于采用了PFM控制和超低電流消耗電路，效率較高。

輸出電壓與輸出電流關(guān)系

輸出電壓隨輸出電流的變化情況反映了該系列的穩(wěn)壓性能。在一定的輸出電流范圍內(nèi)，輸出電壓能夠保持相對穩(wěn)定。

其他特性

還給出了靜態(tài)電流與環(huán)境溫度、待機電流與環(huán)境溫度、PFM開關(guān)電流與環(huán)境溫度、CE “H”電壓與環(huán)境溫度、CE “L”電壓與環(huán)境溫度、短路保護閾值與環(huán)境溫度、CL放電電阻與環(huán)境溫度、負載瞬態(tài)響應(yīng)、啟動模式等特性曲線，為工程師在不同環(huán)境和工況下的設(shè)計提供了參考。

總結(jié)

“PicoBK?” MYRLP - F - RD/RE系列DC/DC轉(zhuǎn)換器以其超低靜態(tài)電流、內(nèi)置電感、高效率和豐富的保護功能，為低功耗、小型化的電源設(shè)計提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇組件，注意電路布局和使用注意事項，以充分發(fā)揮該系列產(chǎn)品的性能優(yōu)勢。你在使用類似DC/DC轉(zhuǎn)換器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。