IR3838 SupIRBuck?評估板用戶指南解讀

一、IR3838概述

IR3838 SupIRBuck?是一款易于使用、高度集成且高效的DC/DC穩(wěn)壓器。其板載PWM控制器和MOSFETs，為低輸出電壓應(yīng)用提供了節(jié)省空間的解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的功率傳輸。它具有廣泛的輸入和輸出電壓范圍，并且開關(guān)頻率和電流限制均可編程，開關(guān)頻率可在250kHz至1.5MHz之間進行編程以實現(xiàn)最佳解決方案。

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關(guān)鍵特性還包括內(nèi)部LDO、預(yù)偏置啟動以及多種保護功能，如打嗝電流限制和熱關(guān)斷，能在故障條件下提供所需的系統(tǒng)級安全性。通過感應(yīng)同步整流MOSFET導(dǎo)通電阻上的電壓來實現(xiàn)輸出過流保護功能，以達到最佳的成本和性能。

二、評估板特性

1. 電氣參數(shù)
   • 輸入電壓 (V_{in}= +12V)
   • 輸出電壓 (V_{out}= +1.8V)，輸出電流范圍0 - 10A
   • 開關(guān)頻率 (F_{s}= 600kHz)
   • 電感 (L = 0.6uH)
   • 輸入電容 (C_{in}= 4 × 10uF)（陶瓷1206） + (1 × 330uF)（電解電容）
   • 輸出電容 (C_{out}= 5 × 47uF)（陶瓷0805）

三、連接和操作說明

1. 電源連接：需要將穩(wěn)定的+12V輸入電源連接到VIN+和VIN-，最大10A的負載連接到VOUT+和VOUT-。

2. 引腳說明：具體連接信號名稱如下表所示。	連接	信號名稱
   VIN+	Vin (+12V)
   VIN-	Ground of Vin
   VOUT+	Vout (+1.8V)
   VOUT-	Ground of Vout
   Vref	Internal Reference - Voltage
   SEQ	Sequence input
   Vcc+	VCC/LDO_out pin
   Vcc-	Connected to PGND
   Sync	Synchronous input

3. Vcc電源選項：IR3838只有一個輸入電源Vin，內(nèi)部LDO電路會生成Vcc電壓（= 5.2V）。在某些應(yīng)用中，若需要使用單獨的+5V電源為Vcc供電，可以移除R15（零歐姆電阻）來禁用內(nèi)部LDO電路。此時，Vcc輸入應(yīng)為穩(wěn)定的4.5V - 7.5V電源，并連接到Vcc+和Vcc-。

四、布局設(shè)計

1. PCB層數(shù)：該PCB為4層板，所有層均為2 Oz銅。
2. 元件布局：IR3838和其他組件安裝在電路板的頂部和底部。電源去耦電容、自舉電容和反饋組件靠近IR3838放置。反饋電阻連接到調(diào)節(jié)點的輸出電壓處，且靠近IR3838。為了提高效率，電路板設(shè)計盡量縮短板上電源接地電流路徑的長度。

五、物料清單

六、典型工作波形

在 (Vin = 12V)，(Vcc/LDO = 5.2V)，(Vo = 1.8V)，(Io = 0 - 10A)，室溫且無氣流的條件下，給出了多種典型工作波形，如啟動波形、輸出電壓紋波、電感節(jié)點波形、短路恢復(fù)波形、瞬態(tài)響應(yīng)波形、波特圖以及效率和功率損耗與負載電流的關(guān)系曲線等。這些波形和曲線能幫助工程師更好地了解IR3838在不同工況下的性能表現(xiàn)。

七、熱成像

在 (Vin = 12V)，(Vcc/LDO = 5.2V)，(Vo = 1.8V)，(Io = 10A)，室溫且無氣流的條件下，給出了10A負載時的熱成像圖，測試點分別為IR3838和電感，有助于工程師評估該穩(wěn)壓器在實際工作中的散熱情況。

八、PCB金屬和元件布局相關(guān)設(shè)計

1. 引腳焊盤：引腳焊盤（13個IC引腳）寬度應(yīng)等于標(biāo)稱元件引腳寬度，引腳間距最小應(yīng)為 (≥0.2mm) 以減少短路風(fēng)險。引腳焊盤長度應(yīng)等于最大元件引腳長度加上0.3mm的外側(cè)延伸，以確保有較大且可檢查的焊腳圓角。
2. 焊盤：焊盤（除13個IC引腳外的4個大焊盤）的長度和寬度應(yīng)等于最大元件焊盤的長度和寬度。對于2 Oz銅，金屬與金屬之間的最小間距應(yīng)不小于0.17mm；1 Oz銅不小于0.1mm；3 Oz銅不小于0.23mm。
3. 阻焊層：建議引腳焊盤采用非阻焊定義（NSMD），阻焊層應(yīng)從金屬引腳焊盤拉開至少0.025mm以確保NSMD焊盤。焊盤應(yīng)采用阻焊定義（SMD），阻焊層與銅的最小重疊為0.05mm以適應(yīng)阻焊層的錯位。同時，引腳焊盤和焊盤之間的阻焊層應(yīng) (≥0.15mm)。
4. 鋼網(wǎng)設(shè)計：引腳焊盤的鋼網(wǎng)開口面積約為引腳焊盤面積的80%，減少焊料沉積量可減少引腳短路的發(fā)生。焊盤鋼網(wǎng)開口的最大長度和寬度應(yīng)等于阻焊層開口減去0.2mm的環(huán)形回縮，以減少元件壓入焊膏時中心焊盤與引腳焊盤短路的情況。

在實際設(shè)計中，工程師們可以根據(jù)這些詳細的指南和參數(shù)，更好地使用IR3838評估板進行相關(guān)的測試和開發(fā)工作。大家在使用過程中是否遇到過類似穩(wěn)壓器的布局和調(diào)試難題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。