探索IRNBPS1：為移動(dòng)處理器電源設(shè)計(jì)帶來新突破

在移動(dòng)處理器電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，效率和性能是永恒的追求。今天，我們來深入了解一下國(guó)際整流器公司（International Rectifier）推出的IRNBPS1移動(dòng)奔騰II電源評(píng)估板，看看它如何助力電源設(shè)計(jì)工程師實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源解決方案。

文件下載：IRNBPS1.pdf

1. 評(píng)估板概述

IRNBPS1評(píng)估板為電源設(shè)計(jì)工程師提供了一種便捷的方式，用于評(píng)估DC/DC轉(zhuǎn)換器中功率MOSFET在為下一代移動(dòng)處理器供電時(shí)的性能。它采用了300kHz的同步降壓調(diào)節(jié)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過DAC可選擇輸出電壓，方便對(duì)現(xiàn)有和未來的移動(dòng)處理器在不同電壓下進(jìn)行評(píng)估。

2. 關(guān)鍵特性

2.1 高效性能

該評(píng)估板在10V輸入時(shí)可實(shí)現(xiàn)90%的峰值效率，這一出色的效率表現(xiàn)得益于專門為該應(yīng)用設(shè)計(jì)的30V低閾值SO - 8 IRF7805和IRF7807 HEXFET MOSFET。這兩款MOSFET通過降低導(dǎo)通電阻 (R_{DS(on)}) 和柵極電荷，有效提高了電路效率，并且在工作范圍內(nèi)針對(duì)開關(guān)和傳導(dǎo)損耗進(jìn)行了優(yōu)化。

2.2 靈活的輸入輸出

• 輸入電壓范圍：能夠接受10V至24V的輸入電壓，適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 輸出電壓：輸出電壓在1.25V至2.00V之間可通過數(shù)字方式選擇，滿足不同移動(dòng)處理器的供電需求。
• 輸出電流：最大可提供7A的連續(xù)輸出電流，為處理器提供穩(wěn)定的功率支持。

2.3 全面的性能表征

評(píng)估板提供了完整的效率和熱性能表征，有助于工程師在設(shè)計(jì)過程中快速驗(yàn)證和優(yōu)化電路，減少測(cè)試和驗(yàn)證時(shí)間。

3. 技術(shù)規(guī)格

3.1 絕對(duì)最大額定值

3.2 典型效率

3.3 電氣輸入規(guī)格

3.4 功率輸出規(guī)格

3.5 數(shù)字輸入/輸出規(guī)格

3.6 輸出故障保護(hù)

4. 電路描述

4.1 輸出電壓調(diào)節(jié)

IRNBPS1評(píng)估板通過MAX5480乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）實(shí)現(xiàn)輸出電壓在1.25V至2V之間的數(shù)字調(diào)節(jié)。具體的DAC代碼可參考文檔中的表2。

4.2 功率MOSFET

IRF7805和IRF7807 HEXFET功率MOSFET以及MAX1636控制IC的額定電壓為30V，但由于其他組件的額定值和最小占空比限制，設(shè)計(jì)套件的工作范圍限制在24V。這些功率MOSFET在 (V{in}=14V)、(V{out} =1.6V) 和 (I{out} =5.6A) 的條件下具有最佳效率，輸入電壓范圍為10V - 24V，最大輸出電流 (I{outmax} =7A) ，適用于典型的4節(jié)鋰離子電池工作條件。所有組件均針對(duì)300kHz的開關(guān)頻率進(jìn)行了選擇。

4.3 MAX1636控制IC

MAX1636控制IC具有內(nèi)部線性穩(wěn)壓器，可從電源的輸入電壓為自身的VCC供電。如果有5V總線或電源可用，建議使用“可選+5V”輸入，而不是內(nèi)部線性穩(wěn)壓器，這樣可以降低柵極驅(qū)動(dòng)功率損耗并提高效率。具體操作是斷開引腳13與焊盤的連接或切斷走線，連接跳線JU6，然后將+5V電源連接到連接器引腳A4、A5、B4或+5V測(cè)試點(diǎn)。

5. 跳線說明

評(píng)估板上的跳線用于設(shè)置不同的工作模式，以下是各跳線的功能：

5.1 JU1

5.2 JU2

5.3 JU3

5.4 JU4

5.5 JU5

6. 故障保護(hù)

MAX1636包含一個(gè)鎖存故障保護(hù)電路，當(dāng)輸出過電壓、欠電壓（或觸發(fā)熱關(guān)斷）時(shí)，該電路會(huì)禁用IC。一旦禁用，電源不會(huì)嘗試重新啟動(dòng)，直到輸入電源循環(huán)或SHDN（JU5）循環(huán)。過載、輸出過電壓（如更改DAC代碼設(shè)置時(shí)可能發(fā)生）或觸摸敏感補(bǔ)償或反饋節(jié)點(diǎn)都可能觸發(fā)故障條件。

7. 靜態(tài)性能

7.1 效率

在移動(dòng)CPU轉(zhuǎn)換器中，高效率是關(guān)鍵。得益于專門設(shè)計(jì)的IRF7805和IRF7807 MOSFET，在 (V_{out} = 1.6V) 時(shí)，從低負(fù)載到滿載的效率都能保持較高水平。如果在電壓模式方案中消除感測(cè)電阻，效率還可以進(jìn)一步提高。此外，將輸出電壓提高到1.8V（如現(xiàn)有CPU電壓軌）時(shí)，效率也會(huì)增加。

7.2 最大結(jié)溫

對(duì)Q1和Q2結(jié)溫的測(cè)量表明，在環(huán)境溫度為25°C甚至靜止空氣中，它們的結(jié)溫仍然較低。在50°C的環(huán)境下運(yùn)行，組件溫度仍有足夠的余量。

總結(jié)

IRNBPS1評(píng)估板為電源設(shè)計(jì)工程師提供了一個(gè)全面、高效的平臺(tái)，用于評(píng)估和設(shè)計(jì)移動(dòng)處理器的電源解決方案。其出色的效率、靈活的輸入輸出和完善的故障保護(hù)機(jī)制，使其成為移動(dòng)電源設(shè)計(jì)的理想選擇。各位工程師在實(shí)際應(yīng)用中，不妨充分利用評(píng)估板提供的各種特性和功能，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)。你在使用類似評(píng)估板時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。