IRDCiP2021C - 2：500kHz、20A雙輸出同步降壓轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源模塊的高效穩(wěn)定是眾多項目成功的關(guān)鍵。今天要和大家分享的是International Rectifier的IRDCiP2021C - 2參考設(shè)計，這是一款基于iP2021C和IR3623M的500kHz、20A雙輸出、180°異相同步降壓轉(zhuǎn)換器。

文件下載：IRDCIP2021C-2.pdf

一、設(shè)計概述

IRDCiP2021C - 2參考設(shè)計在環(huán)境溫度45oC、氣流200LFM的條件下，每個通道能夠提供20A的連續(xù)電流。文檔中的圖4 - 圖22提供了性能圖、熱成像圖和波形圖，而圖1 - 圖3則為工程師實現(xiàn)IR3623 + iP2021C解決方案提供了設(shè)計參考。

該演示板上的元件是基于以下條件選擇的：輸入電壓12V（±10%）、開關(guān)頻率500kHz（±15%）、通道1輸出電壓1.5V、通道2輸出電壓2.5V。如果這些設(shè)定點有較大變化，可能需要優(yōu)化控制環(huán)路和/或調(diào)整輸入/輸出濾波器的值，以滿足用戶的特定應(yīng)用需求。更多信息可參考iP2021C和IR3623的數(shù)據(jù)手冊。

二、推薦工作條件

輸入電壓

8.5V - 14.5V。

輸出電壓

0.8 - 5V。

開關(guān)頻率

500kHz。

輸出電流

在環(huán)境溫度45oC、氣流200LFM且無散熱片的情況下，每個通道能夠提供20A的連續(xù)電流。

三、演示板快速啟動指南

初始設(shè)置

• 通道1輸出電壓（VOUT1）：初始設(shè)置為1.5V，可通過改變R11和R15的值在0.8V - 5V之間調(diào)整，計算公式為[R11 = R 15=(10 k * 0.8) /( VOUTl - 0.8)]。
• 通道2輸出電壓（VOUT2）：初始設(shè)置為2.5V，可通過改變R12和R16的值在0.8V - 5V之間調(diào)整，計算公式為[R 12=R 16=(10 k * 0.8) /( VOUT2 - 0.8)]。
• 開關(guān)頻率：設(shè)置為500kHz，可通過改變R26的值進行調(diào)整，R26與開關(guān)頻率的關(guān)系見圖4。

上電步驟

1. 在VIN和PGND之間施加輸入電壓。
2. 在VOUT焊盤和PGND焊盤之間施加負載。
3. 將SEQ（SW1）和EN（SW2）開關(guān)撥到ON位置。
4. 將負載調(diào)整到所需水平。

四、物料清單

文檔詳細列出了演示板的物料清單，包括電容、電感、電阻、開關(guān)、測試點和集成電路等元件的型號、參數(shù)、數(shù)量和制造商等信息。例如，電容有多種類型和規(guī)格，如X7R、X5R、NPO等，電感采用鐵氧體材質(zhì)，電阻多為厚膜電阻。

五、測試點和連接器說明

跳線

• SW1（EN）：板啟用開關(guān)（向上為關(guān)，向下為開），Vin引腳在頂部。
• SW2（SEQ）：順序開關(guān)（向上為關(guān)，向下為開），Vin引腳在頂部。

測試點/連接器

文檔列出了多個測試點和連接器，用于監(jiān)測和測試電路的各項參數(shù)，如輸入電壓、輸出電壓、開關(guān)節(jié)點、使能信號、PWM信號等。

效率測量測試點

提供了用于效率測量的測試點，可測量通道1和通道2的輸入和輸出電壓。

六、測試結(jié)果

開關(guān)頻率與R26的關(guān)系

圖4展示了開關(guān)頻率與R26電阻值的關(guān)系，這對于調(diào)整開關(guān)頻率非常重要。

功率序列

圖5 - 圖8分別展示了通道1和通道2的上電和下電序列，有助于了解電路在啟動和關(guān)閉過程中的性能。

過流保護

圖9和圖10展示了打嗝模式過流保護的情況，這是電源模塊重要的保護功能。

輸出電壓紋波

圖11 - 圖15展示了通道1和通道2的輸出電壓直流紋波情況，可評估輸出電壓的穩(wěn)定性。

負載瞬態(tài)響應(yīng)

圖16和圖17展示了通道1和通道2的負載瞬態(tài)響應(yīng)，反映了電路在負載變化時的動態(tài)性能。

波特圖

圖18和圖19展示了通道1和通道2的波特圖，可用于分析電路的頻率響應(yīng)和穩(wěn)定性。

功率損耗和效率

圖20 - 圖23展示了通道1和通道2的功率損耗和效率隨負載電流的變化情況，有助于評估電路的能效。

熱成像

圖24展示了在特定條件下的熱成像圖，可了解電路的熱分布情況。

七、應(yīng)用筆記參考

文檔還提供了一些應(yīng)用筆記的參考，如AN - 1043、AN - 1028、AN - 1030和AN - 1047，這些筆記為實現(xiàn)iPOWIR技術(shù)產(chǎn)品提供了詳細的指導和建議。

在實際應(yīng)用中，大家可以根據(jù)自己的需求對該參考設(shè)計進行調(diào)整和優(yōu)化。你在使用類似電源模塊設(shè)計時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。