MIC45116評(píng)估板:高效DC - DC電源模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域,DC - DC電源模塊的性能和易用性至關(guān)重要。Micrel的MIC45116評(píng)估板為工程師們提供了一個(gè)便捷且高效的解決方案。下面,我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這個(gè)評(píng)估板的特點(diǎn)、使用方法以及相關(guān)注意事項(xiàng)。
文件下載:MIC45116-1YMP-EV.pdf
一、產(chǎn)品概述
MIC45116是一款同步降壓調(diào)節(jié)器模塊,采用了獨(dú)特的自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制架構(gòu)。它將DC - DC控制器、功率MOSFET、自舉二極管、自舉電容和電感集成在一個(gè)單一模塊封裝中,大大簡(jiǎn)化了終端用戶(hù)的設(shè)計(jì)和布局流程。這種高度集成的解決方案不僅加快了系統(tǒng)設(shè)計(jì)速度,還縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。
該模塊內(nèi)部的MOSFET和電感經(jīng)過(guò)優(yōu)化,能夠在低輸出電壓下實(shí)現(xiàn)高效率。在4.75V至20V的寬輸入電壓范圍內(nèi),它可以提供高達(dá)6A的電流,且無(wú)需額外的散熱措施。
二、不同型號(hào)特點(diǎn)
MIC45116有兩個(gè)型號(hào):
- MIC45116 - 1采用了Micrel的HyperLight Load?(HLL)技術(shù)。
- MIC45116 - 2則采用了Hyper Speed Control?架構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)超快速的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng),并減少輸出電容的需求。
此外,MIC45116的輸出精度為1%,可以通過(guò)兩個(gè)外部電阻將輸出電壓從0.8V調(diào)整到輸入電壓的85%。需要注意的是,輸出電容Cb的額定電壓僅為6.3V。
三、評(píng)估板基本參數(shù)
評(píng)估板的輸入電壓范圍為4.75V至20V,輸出電壓范圍為0.8V至5V,最大輸出電流為6A。
四、使用要求
MIC45116 - 1和MIC45116 - 2評(píng)估板的最低要求是一個(gè)至少具有6A電流能力的電源。由于MIC45116具有內(nèi)部PVDD LDO,因此無(wú)需外部線(xiàn)性穩(wěn)壓器為IC的內(nèi)部偏置供電。輸出負(fù)載可以是無(wú)源負(fù)載(如電阻)或有源負(fù)載。
五、使用注意事項(xiàng)
- 極性保護(hù):評(píng)估板沒(méi)有反極性保護(hù),因此在連接電源時(shí),務(wù)必注意VIN和GND端子的極性,避免施加負(fù)電壓,否則可能會(huì)損壞設(shè)備。
- 電壓限制:評(píng)估板的最大VIN額定值為20V,超過(guò)30V可能會(huì)損壞設(shè)備。輸出電容的額定電壓為6.3V,如果需要將輸出電壓設(shè)置為高于5V,則需要更換為更高電壓額定值的電容。
六、使用步驟
1. VIN電源連接
將電源連接到VIN(TP6)和GND(TP7)端子,注意極性,并確保輸入電壓在4.75V至20V之間。使用電流表和電壓表分別監(jiān)測(cè)輸入電流和電壓。在完成步驟4之前,不要施加電源。
2. 連接負(fù)載并監(jiān)測(cè)輸出
將負(fù)載連接到VOUT(TP8)和GND(TP9)端子。負(fù)載可以是無(wú)源(電阻性)或有源(如電子負(fù)載)類(lèi)型??梢栽赩OUT端子和負(fù)載之間放置一個(gè)電流表來(lái)監(jiān)測(cè)輸出電流,并確保在VOUT端子監(jiān)測(cè)輸出電壓。
3. 啟用輸入
EN引腳通過(guò)一個(gè)100kΩ的上拉電阻(R4)連接到VIN,當(dāng)PVDD超過(guò)其欠壓鎖定(UVLO)閾值時(shí),輸出將開(kāi)啟。評(píng)估板上提供了一個(gè)EN連接器(TP3),方便用戶(hù)使用。通過(guò)在EN引腳施加外部邏輯信號(hào)將其拉低,或使用跳線(xiàn)將EN引腳短路到GND,可以關(guān)閉評(píng)估板的輸出。
4. 開(kāi)啟電源
開(kāi)啟VIN電源,并驗(yàn)證輸出電壓是否調(diào)節(jié)到1.8V。
5. 環(huán)路測(cè)量
可以通過(guò)注入交流掃描信號(hào)并測(cè)量測(cè)試點(diǎn)A和B之間的電壓來(lái)測(cè)量控制環(huán)路的頻率響應(yīng)。在進(jìn)行環(huán)路測(cè)量時(shí),應(yīng)將R3的值更改為10Ω至20Ω的小電阻。
七、輸出電壓設(shè)置
評(píng)估板的輸出電壓預(yù)設(shè)為1.8V,由反饋分壓器決定,計(jì)算公式如下: [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 51}{R{BOTTOM }}right)] 其中,(V{REF}=0.8V),(R_{BOTTOM})是下部反饋電阻。
如果將(R{BOTTOM})開(kāi)路(移除反饋頭的所有跳線(xiàn)),則輸出電壓為0.8V。其他未列出的電壓可以根據(jù)以下公式修改(R{BOTTOM})的值來(lái)設(shè)置: [R{BOTTOM }=frac{R 51 × V{REF }}{V{OUT }-V{REF }}]
需要注意的是,除非更換為更高電壓額定值的輸出電容(C6),否則輸出電壓不應(yīng)設(shè)置為超過(guò)5V。
八、電流限制
MIC45116通過(guò)低側(cè)MOSFET的(R{DS(ON)})和從ILIM引腳連接到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。
短電路電流限制可以通過(guò)以下公式進(jìn)行編程: [R 26=frac{left(I{CLIM}-Delta I{L(PP)} × 0.5right) × R{DS(ON)}+V{CL}}{I_{CL}}] 其中:
- (ICLIM):期望的電流限制
- (R_{DS(ON)}):低側(cè)功率MOSFET的導(dǎo)通電阻,典型值為16mΩ
- (V_{CL}):電流限制閾值(典型絕對(duì)值為14mV)
- (ICL):電流限制源電流(典型值為80μA)
- (Delta I{L(PP)}):電感電流峰 - 峰值,可以使用以下公式計(jì)算: [Delta I{L(P P)}=frac{V{OUT } timesleft(V{IN(MAX) }-V{OUT }right)}{V{IN(MAX) } × f_{sw } × L}]
由于MOSFET的(R_{DS(ON)})會(huì)隨溫度變化30%至40%,因此建議在上述公式中為(ICLIM)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。當(dāng)(R26 = 1.62k)且(C16 = 15pF)時(shí),典型的輸出電流限制約為8.2A。
九、物料清單
評(píng)估板的物料清單詳細(xì)列出了各個(gè)元件的型號(hào)、制造商、描述和數(shù)量,為工程師們提供了清晰的參考。
十、PCB布局建議
文檔中還提供了評(píng)估板的PCB布局建議,包括頂層、第二層、第三層和底層的布局圖,有助于工程師們進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。
總之,MIC45116評(píng)估板為電子工程師們提供了一個(gè)高效、便捷的DC - DC電源模塊解決方案。在使用過(guò)程中,只要遵循相關(guān)的使用要求和注意事項(xiàng),就能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似電源模塊的問(wèn)題呢?歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。
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