MIC28512評(píng)估板：70V/2A同步降壓調(diào)節(jié)器的詳細(xì)解析

在電子工程領(lǐng)域，電源管理芯片的性能和應(yīng)用對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。Micrel的MIC28512同步降壓調(diào)節(jié)器評(píng)估板為工程師們提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于測(cè)試和評(píng)估這款高性能的電源管理芯片。本文將深入介紹MIC28512評(píng)估板的相關(guān)信息，包括其基本特性、使用方法、關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置以及典型特性等內(nèi)容。

文件下載：MIC28512-1YFL-EV.pdf

一、MIC28512芯片概述

1.1 芯片特性

MIC28512是一款同步降壓調(diào)節(jié)器，具有獨(dú)特的自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制架構(gòu)，并集成了功率MOSFET。其輸入電源范圍為4.6V至70V，能夠提供高達(dá)2A的輸出電流。輸出電壓可調(diào)節(jié)至低至0.8V，在0°C至85°C的溫度范圍內(nèi)，保證精度為±1%。該器件的開(kāi)關(guān)頻率可編程，范圍從200kHz到680kHz（標(biāo)稱(chēng)值）。

1.2 不同型號(hào)架構(gòu)

MIC28512有兩個(gè)型號(hào)：

• MIC28512 - 1：采用HyperLight Load?架構(gòu)，在輕負(fù)載時(shí)以脈沖跳躍模式工作，從中等負(fù)載到重負(fù)載時(shí)以固定頻率CCM模式工作。
• MIC28512 - 2：采用Hyper Speed ControlTM架構(gòu)，在所有負(fù)載條件下均以固定頻率CCM模式工作。

二、評(píng)估板使用要求與注意事項(xiàng)

2.1 電源要求

MIC28512評(píng)估板僅需要一個(gè)具有至少5A電流能力的單電源。對(duì)于輸入電壓 (V_{IN}) 小于 +5.5V的應(yīng)用，可以通過(guò)將VDD連接到VIN來(lái)繞過(guò)內(nèi)部LDO。

2.2 注意事項(xiàng)

• 評(píng)估板沒(méi)有反極性保護(hù)，在VIN和GND端子施加負(fù)電壓會(huì)損壞器件。
• 評(píng)估板的最大 (V_{IN}) 額定值為70V，超過(guò)70V會(huì)損壞器件。

三、評(píng)估板使用步驟

3.1 連接輸入電源

將電源連接到VIN和GND端子，注意極性和電源范圍（4.6V < (V{IN}) < 70V）。使用電流表監(jiān)測(cè) (I{IN})，使用電壓表監(jiān)測(cè)VIN和GND端子的輸入電壓。在步驟4之前不要施加電源。

3.2 連接負(fù)載并監(jiān)測(cè)輸入

將負(fù)載連接到VOUT和GND端子，負(fù)載可以是無(wú)源或有源電子負(fù)載。在VOUT端子和負(fù)載之間放置一個(gè)電流表，以監(jiān)測(cè)輸出電流。確保在VOUT端子監(jiān)測(cè)輸出電壓。

3.3 啟用輸入

EN端子有一個(gè)100kΩ的上拉電阻（R16）連接到VIN，當(dāng)PVDD超過(guò)其欠壓鎖定（UVLO）閾值時(shí)，輸出可以開(kāi)啟。評(píng)估板上提供了一個(gè)EN（J16）連接器，方便使用使能功能。在EN端子施加外部邏輯信號(hào)將其拉低，或使用跳線(xiàn)將EN端子短路到GND端子，將禁用MIC28512評(píng)估板。

3.4 施加電源

施加 (V_{IN}) 并驗(yàn)證輸出電壓是否調(diào)節(jié)到設(shè)定電壓。

四、評(píng)估板參數(shù)與設(shè)置

4.1 基本參數(shù)

• 輸入范圍：4.6V至70V
• 輸出范圍：在2A時(shí)為0.8V至 (0.85V × V_{IN})（注意0.85V是MIC28512控制器的最大占空比）
• 開(kāi)關(guān)頻率：300kHz（可調(diào)節(jié)范圍為200kHz至680kHz）

4.2 反饋電阻設(shè)置

• 當(dāng)跳線(xiàn)J11就位時(shí)，輸出電壓由反饋分壓器R1和R11設(shè)置為5.0V。
• 跳線(xiàn)J8將輸出電壓設(shè)置為3.3V。
• 當(dāng)跳線(xiàn)J7就位時(shí)，輸出電壓通過(guò)修改R9來(lái)設(shè)置，計(jì)算公式為： [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 1}{R 9}right)] 其中 (V_{REF}=0.8V)，R1為10.0kΩ。
• 當(dāng)跳線(xiàn)J11、J8和J7都移除時(shí)，輸出調(diào)節(jié)在0.8V參考電壓。對(duì)于其他未列出的電壓，可以根據(jù)以下公式通過(guò)安裝跳線(xiàn)J7并修改R9來(lái)設(shè)置： [R 9=frac{R 1 × V{REF }}{V{OUT }-V_{REF }}]
• 跳線(xiàn)J12短路反饋，迫使轉(zhuǎn)換器以開(kāi)環(huán)方式工作并接近100%占空比。

4.3 開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置

MIC28512的開(kāi)關(guān)頻率可以通過(guò)改變電阻R17的值來(lái)調(diào)整。頂部電阻R19設(shè)置為100kΩ，連接在VIN和FREQ之間。R4從FREQ輸入連接到PGND，根據(jù)以下公式設(shè)置開(kāi)關(guān)頻率： [f_{SWADJ }=f{O} × frac{R 17}{R 19+R 17}] 其中 (f_{0}) 是R17開(kāi)路時(shí)的開(kāi)關(guān)頻率，可參考MIC28512數(shù)據(jù)手冊(cè)中的電氣特性部分。為了更精確的設(shè)置，建議參考相關(guān)圖表。

五、電流限制設(shè)置

5.1 電流限制原理

MIC28512使用 (R{DS(ON)}) 和從ILIM連接到SW節(jié)點(diǎn)的外部電阻來(lái)確定電流限制。在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，通過(guò)監(jiān)測(cè)低側(cè)MOSFET在關(guān)斷期間的電流來(lái)感測(cè)電感電流。感測(cè)到的電壓 (V{(ILIM)}) 在150ns的消隱時(shí)間后與功率地（PGND）進(jìn)行比較。通過(guò)比較電阻R22上的壓降 (V_{CL}) 和底部FET上的壓降，產(chǎn)生短路電流限制。連接在ILIM和PGND之間的小電容C18用于過(guò)濾關(guān)斷期間開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的振鈴，以便更好地進(jìn)行短路限制測(cè)量。

5.2 短路電流限制編程

短路電流限制可以通過(guò)以下公式編程： [R 22=frac{left(I{CLIM}-Delta I{L(PP)} × 0.5right) × R{DS(ON)}+V{CL}}{I_{CL}}] 其中：

• (I_{CLIM}) 為期望的電流限制
• (R_{DS(ON)}) 為低側(cè)功率MOSFET的導(dǎo)通電阻，典型值為28mΩ
• (V_{CL}) 為電流限制閾值（典型絕對(duì)值為14mV，參考MIC28512數(shù)據(jù)手冊(cè)中的電氣特性部分）
• (I_{CL}) 為電流限制源電流（典型值為70μA，參考MIC28512數(shù)據(jù)手冊(cè)中的電氣特性部分）
• (Delta I{L(PP)}) 為電感電流峰 - 峰值，計(jì)算公式為： [Delta I{L(P P)}=frac{V{OUT } timesleft(V{IN (M A X)}-V{OUT }right)}{V{IN(MAX) } × f_{SW } × L}]

在硬短路情況下，短路電流限制閾值 (V{CL}) 減半至短路閾值，以允許輸出無(wú)限期硬短路而無(wú)任何破壞作用。同時(shí)，要確保軟啟動(dòng)期間用于給輸出電容充電的電感電流低于折返短路水平，否則電源可能在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入打嗝模式并鎖定。由于MOSFET的 (R{DS(ON)}) 隨溫度變化30%至40%，建議在公式中給 (I_{CL}) 增加50%的余量，以避免因MOSFET結(jié)溫升高而導(dǎo)致的誤電流限制。

六、典型特性

文檔中給出了MIC28512 - 1和MIC28512 - 2在不同輸入電壓（12V、24V、48V）下的效率與輸出電流的關(guān)系曲線(xiàn)，以及熱降額曲線(xiàn)和IC功耗與輸出電流的關(guān)系曲線(xiàn)。這些曲線(xiàn)可以幫助工程師了解芯片在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，從而更好地進(jìn)行電源設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

七、評(píng)估板物料清單

評(píng)估板的物料清單詳細(xì)列出了各種元件的型號(hào)、制造商、描述和數(shù)量，包括電容、電阻、二極管、連接器、電感和芯片等。這些元件的選擇和使用對(duì)于評(píng)估板的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

八、評(píng)估板布局建議

文檔中給出了評(píng)估板的布局建議，包括頂層、中間層1（接地平面）、中間層2和底層的布局示意圖。合理的布局可以減少電磁干擾，提高評(píng)估板的性能和可靠性。

綜上所述，MIC28512評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于測(cè)試和評(píng)估MIC28512同步降壓調(diào)節(jié)器的性能。通過(guò)了解評(píng)估板的使用方法、參數(shù)設(shè)置和典型特性，工程師可以更好地將這款芯片應(yīng)用到實(shí)際的電源設(shè)計(jì)中。在實(shí)際應(yīng)用中，你是否遇到過(guò)類(lèi)似電源管理芯片的調(diào)試問(wèn)題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。