MIC2128評估板：高效電源轉(zhuǎn)換的理想選擇

在電源管理領(lǐng)域，一款性能出色的評估板對于電子工程師來說至關(guān)重要。Microchip的MIC2128評估板就是這樣一款值得關(guān)注的產(chǎn)品，它為電源設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持和豐富的功能。下面，我將詳細(xì)介紹這款評估板的特點(diǎn)和使用方法。

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產(chǎn)品概述

評估板概述

MIC2128評估板是一款采用獨(dú)特自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制架構(gòu)的恒頻同步降壓控制器。它的輸入電源范圍為4.5V至75V，輸出電壓可調(diào)節(jié)至低至0.6V，且保證精度為±1%。其可編程開關(guān)頻率范圍為270kHz至800kHz，能夠滿足不同應(yīng)用場景的需求。

評估板特點(diǎn)

1. 軟啟動(dòng)時(shí)間選擇：評估板具有軟啟動(dòng)（SS）時(shí)間選擇引腳，用戶可以調(diào)整輸出軟啟動(dòng)時(shí)間，減少啟動(dòng)時(shí)來自電源的浪涌電流。
2. 輔助自舉LDO：配備輔助自舉低壓差（LDO），通過從轉(zhuǎn)換器輸出提供內(nèi)部偏置電源，提高了系統(tǒng)效率。同時(shí)，邏輯電平使能（EN）信號可用于啟用或禁用控制器。
3. 預(yù)偏置輸出啟動(dòng)：能夠單調(diào)啟動(dòng)進(jìn)入預(yù)偏置輸出。
4. 電源良好信號：具有開漏電源良好信號（PG），當(dāng)輸出處于穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)發(fā)出信號。
5. 輕載軟啟動(dòng)模式：在輕載軟啟動(dòng)期間以不連續(xù)導(dǎo)通模式運(yùn)行。

評估板套件內(nèi)容

評估板套件包含MIC2128評估板（ADM00770）和重要信息表。

安裝與操作

系統(tǒng)和配置要求

MIC2128評估板僅需要一個(gè)具有至少10A電流能力的單電源。由于MIC2128具有內(nèi)部(V{DD}) LDO，因此無需外部線性穩(wěn)壓器為IC的內(nèi)部偏置供電。在(V{IN}<+5.5V)的應(yīng)用中，應(yīng)將(PVDD)連接到(V_{IN})以繞過內(nèi)部線性穩(wěn)壓器。輸出負(fù)載可以是無源負(fù)載或有源負(fù)載。需要注意的是，評估板沒有反極性保護(hù)，在(VIN)和GND端子施加負(fù)電壓可能會(huì)損壞設(shè)備，且(VIN)的最大額定值為75V，超過該值可能會(huì)損壞設(shè)備。

板卡設(shè)置

1. 連接電源：將電源連接到(VIN)和GND端子，注意極性和電源范圍（7V < (V{IN}) < 75V）。使用電流表監(jiān)測(I{IN})，使用電壓表監(jiān)測(VIN)和GND端子的輸入電壓。在步驟4之前不要通電。
2. 連接負(fù)載：將負(fù)載連接到(V{OUT})和GND端子。負(fù)載可以是無源（電阻性）或有源（電子）類型?？梢栽?V{OUT})端子和負(fù)載之間放置一個(gè)電流表來監(jiān)測輸出電流，并確保在(Vout)端子監(jiān)測輸出電壓。
3. 啟用輸入：評估板上提供了一個(gè)EN連接器，用戶可以輕松訪問使能功能。在EN引腳施加外部邏輯信號將其拉低，或使用跳線將EN引腳短路到GND，將關(guān)閉MIC2128評估板的輸出。
4. 開啟電源：打開(VIN)電源，并驗(yàn)證輸出電壓是否穩(wěn)定在5V。

電路描述

反饋電阻

評估板的輸出電壓預(yù)設(shè)為5V，由反饋分壓器決定： [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 10}{R 11}right)] 其中(V{REF}=0.6V)。如果需要設(shè)置其他電壓，可以根據(jù)以下公式修改R11的值： [R 11=frac{R 10 × V{REF}}{V{OUT}-V{REF }}] 需要注意的是，由于輸出電容器的額定電壓為6.3V，輸出電壓不應(yīng)設(shè)置超過5V。對于高于5V的輸出電壓，應(yīng)使用額定電壓高于設(shè)定輸出電壓的輸出電容器和(EXTV DD)引腳旁路電容器（C13）。

SW節(jié)點(diǎn)

測試點(diǎn)JU3（(V_{SW})）用于監(jiān)測開關(guān)波形，這是轉(zhuǎn)換器最關(guān)鍵的波形之一。

電流限制

評估板使用低側(cè)MOSFET的(R{DS(ON)})來感應(yīng)電感電流。在每個(gè)開關(guān)周期中，通過監(jiān)測低側(cè)MOSFET在開關(guān)周期的關(guān)斷期間（此時(shí)低側(cè)MOSFET導(dǎo)通）的電壓來感應(yīng)電感電流。內(nèi)部96μA的電流源在外部電流限制設(shè)置電阻RCL上產(chǎn)生電壓。 ILIM引腳電壓（(V{ILIM})）是低側(cè)MOSFET兩端的電壓與電阻（VCL）兩端電壓的差值。在150ns的消隱時(shí)間后，將感應(yīng)電壓(V{ILIM})與電源地（PGND）進(jìn)行比較。如果低側(cè)MOSFET兩端的電壓降絕對值大于電流設(shè)置電阻（(V{CL})）兩端的電壓絕對值，MIC2128將觸發(fā)電流限制事件。連續(xù)八個(gè)電流限制事件將觸發(fā)打嗝模式，該模式包括軟啟動(dòng)，可減少開關(guān)場效應(yīng)晶體管（FET）的應(yīng)力，并保護(hù)負(fù)載和電源免受嚴(yán)重短路情況的影響。 短路電流限制可以通過以下公式編程： [R{7}=frac{left(I{CLIM}+Delta{PP} × 0.5right) × R{DSON}+V{CL}}{I{CL}}] 其中(I{CLIM})是所需的電流限制，(Delta{PP})是電感電流峰峰值，(R{DS(ON)})是低側(cè)功率MOSFET的導(dǎo)通電阻，(V{CL})是電流限制閾值（最大值為+15mV），(I{CL})是電流限制源電流（典型值為96μA）。 由于MOSFET的(R{DS(ON)})隨溫度變化30%至40%，建議在上述公式中為(I{CL})增加30%的余量，以避免因MOSFET結(jié)溫升高而導(dǎo)致的誤電流限制。同時(shí)，建議將SW引腳直接連接到低側(cè)MOSFET的漏極，以準(zhǔn)確感應(yīng)MOSFET的(R{DS(ON)})。

環(huán)路增益測量

電阻R14串聯(lián)在調(diào)節(jié)器反饋路徑中。通過將阻抗分析儀連接到電阻兩端，并選擇20Ω至50Ω之間的電阻值，可以測量控制環(huán)路增益。

設(shè)置開關(guān)頻率

MIC2128評估板是一款可調(diào)頻率的同步降壓控制器，具有獨(dú)特的自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制架構(gòu)。通過改變由R2和R3組成的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)，可以將開關(guān)頻率在270kHz至800kHz之間進(jìn)行調(diào)整。 估計(jì)的開關(guān)頻率可以通過以下公式計(jì)算： [f{SW}=f{0} × frac{R 3}{R 2+R 3}] 其中(f_{0})是當(dāng)R2為100Ω且R3開路時(shí)的開關(guān)頻率，通常為800kHz。為了更精確的設(shè)置，建議使用數(shù)據(jù)手冊中的開關(guān)頻率圖。評估板設(shè)計(jì)針對300kHz的開關(guān)頻率進(jìn)行了優(yōu)化，如果將開關(guān)頻率編程到低端或高端，則需要對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

設(shè)置軟啟動(dòng)時(shí)間

通過將電容器從SS連接到AGND，可以設(shè)置輸出軟啟動(dòng)時(shí)間。電容器的值可以使用以下公式計(jì)算： [C{19}=frac{I{SS} × t{SS}}{V{REF}}] 其中(C{19})是從SS引腳到AGND的電容器，(I{SS})是內(nèi)部軟啟動(dòng)電流（典型值為1.3μA），(t{SS})是輸出軟啟動(dòng)時(shí)間，(V{REF})是參考電壓（0.6V）。

輔助自舉LDO（EXTVDD）

評估板具有輔助自舉LDO，通過從轉(zhuǎn)換器輸出電壓為MIC2128內(nèi)部電路提供偏置電源，提高了系統(tǒng)效率。當(dāng)EXTVDD引腳的電壓高于4.6V（典型值）時(shí)，該LDO啟用，同時(shí)，從(V_{IN})運(yùn)行的主LDO將被禁用，以降低功耗。如果調(diào)節(jié)器輸出電壓≥5V且≤12V，可以使用輸出電壓為MIC2128供電，這將提高系統(tǒng)效率?？梢酝ㄟ^短路JU1跳線來使用輸出電壓作為EXTVDD。

附錄

原理圖和布局

附錄A包含了MIC2128評估板的原理圖和布局圖，包括板卡原理圖、頂層絲印層、頂層銅層、中間銅層1、中間銅層2、底層銅層和底層絲印層。

物料清單（BOM）

附錄B列出了構(gòu)建MIC2128評估板所需的零件，包括電容器、電阻器、電感器、MOSFET、連接器等。需要注意的是，物料清單中列出的組件是PCB組裝的代表，實(shí)際制造中使用的發(fā)布BOM采用了所有符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的組件。

總結(jié)

MIC2128評估板是一款功能強(qiáng)大、性能出色的電源評估板，它為電子工程師提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)來測試和驗(yàn)證電源設(shè)計(jì)。通過對其特點(diǎn)和使用方法的了解，工程師們可以更好地利用這款評估板，優(yōu)化電源設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)性能。你在使用類似評估板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。