MIC28304評估板：70V 3A電源模塊的全面解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源模塊的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討一下Micrel的MIC28304評估板，這是一款70V 3A的電源模塊，具有獨(dú)特的控制架構(gòu)和豐富的特性。

文件下載：MIC28304-1-12V-EV.pdf

一、產(chǎn)品概述

1.1 模塊特性

MIC28304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封裝中。其輸入電源范圍為4.5V至70V，可提供高達(dá)3A的輸出電流，輸出電壓可調(diào)節(jié)至低至0.8V，精度保證在±1%。此外，該器件的開關(guān)頻率可在200kHz至600kHz之間編程。

1.2 不同型號架構(gòu)

• MIC28304 - 1采用HyperLight Load?架構(gòu)，輕載時可工作在脈沖跳躍模式，中載到重載時工作在固定頻率CCM模式。
• MIC28304 - 2采用Hyper Speed Control?架構(gòu)，在所有負(fù)載條件下均工作在固定頻率CCM模式。

1.3 評估板基本參數(shù)

• 輸入：7V至70V
• 輸出：0.8V至5V，3A（需參考典型特性部分的溫度曲線）
• 開關(guān)頻率：600kHz（可在200kHz至600kHz之間調(diào)節(jié)）

二、使用要求與注意事項(xiàng)

2.1 使用要求

MIC28304 - 1和MIC28304 - 2評估板僅需一個電流能力至少為10A的單電源。由于MIC28304具有內(nèi)部PVDD LDO，因此無需外部線性穩(wěn)壓器為IC的內(nèi)部偏置供電。在(VIN < +5.5V)的應(yīng)用中，應(yīng)將PVDD連接到VIN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。

2.2 注意事項(xiàng)

評估板沒有反極性保護(hù)，在VIN和GND端子施加負(fù)電壓可能會損壞器件。板的最大VIN額定值為70V，超過70V可能會損壞器件。

三、上手步驟

3.1 VIN供電

將電源連接到VIN和GND端子，注意極性和電源范圍（(7V < VIN < 70V)）。使用電流表監(jiān)測IIN，使用電壓表監(jiān)測VIN和GND端子的輸入電壓。在步驟4之前不要施加電源。

3.2 連接負(fù)載并監(jiān)測輸出

將負(fù)載連接到VOUT和GND端子，負(fù)載可以是無源（電阻性）或有源（如電子負(fù)載）類型?？梢栽赩OUT端子和負(fù)載之間放置一個電流表來監(jiān)測輸出電流，并確保在VOUT端子監(jiān)測輸出電壓。

3.3 啟用輸入

EN引腳有一個100kΩ的上拉電阻（R16）連接到VIN，當(dāng)PVDD超過其UVLO閾值時，輸出可以開啟。評估板上提供了一個EN連接器，方便用戶使用使能功能。在EN引腳上施加外部邏輯信號將其拉低，或使用跳線將EN引腳短接到GND，將關(guān)閉MIC28304評估板的輸出。

3.4 開啟電源

開啟VIN電源，驗(yàn)證輸出電壓是否調(diào)節(jié)到5V。

四、關(guān)鍵特性解析

4.1 反饋電阻

評估板的輸出電壓預(yù)設(shè)為5.0V，由反饋分壓器決定： [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 1}{R{BOTTOM }}right)] 其中(V{REF}=0.8V)，(R{BOTTOM })是R10或R11之一，對應(yīng)3.3V、5V。將(R{BOTTOM })開路可得到0.8V的輸出電壓。其他未列出的電壓可以根據(jù)以下公式修改(R{BOTTOM })的值來設(shè)置： [R{BOTTOM }=frac{R 1 × V{REF }}{V{OUT }-V_{REF }}] 由于輸出電容的額定電壓為6.3V，輸出電壓不應(yīng)設(shè)置超過5V。對于更高的輸出電壓，可參考訂購信息表。

4.2 SW節(jié)點(diǎn)

測試點(diǎn)J1（VSW）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。

4.3 電流限制

MIC28304使用低端MOSFET的(R_{DS(ON)})和從ILIM引腳連接到SW節(jié)點(diǎn)的外部電阻來確定電流限制。在每個開關(guān)周期中，通過監(jiān)測低端MOSFET在關(guān)斷期間的電流來感測電感電流。感測到的電壓V(ILIM)在150ns的消隱時間后與電源地（PGND）進(jìn)行比較，從而比較電阻R15上的壓降（VCL）和底部FET上的壓降，以產(chǎn)生短路電流限制。連接在ILIM引腳和PGND之間的小電容（C6）用于過濾關(guān)斷期間開關(guān)節(jié)點(diǎn)的振鈴，以實(shí)現(xiàn)更好的短路限制測量。

短路電流限制可以通過以下公式編程： [R 15=frac{left(I{CLIM}-Delta I{L(PP)} × 0.5right) × R{DS(ON)}+V{CL}}{I{CL}}] 其中(ICLM)是期望的電流限制，(R{DS(ON)})是低端功率MOSFET的導(dǎo)通電阻（典型值為57mΩ），(VCL)是電流限制閾值（典型絕對值為14mV），(ICL)是電流限制源電流（典型值為80μA），(Delta I{L(PP)})是電感電流峰 - 峰值，可通過以下公式計(jì)算： [Delta I{L(PP)}=frac{V{OUT } timesleft(V{IN(max )}-V{OUT }right)}{V{IN(max )} × f_{sw } × L}] MIC28304模塊集成了4.7μH的電感，該電感的(RWINDING(DCR))典型值在45mΩ范圍內(nèi)。在硬短路情況下，短路限制會降低，以允許輸出端進(jìn)行無限期的硬短路而無任何破壞作用。同時，建議在上述公式中為(ICLIM)增加50%的余量，以避免由于MOSFET結(jié)溫升高而導(dǎo)致的誤電流限制。

4.4 環(huán)路增益測量

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

4.5 開關(guān)頻率設(shè)置

MIC28304的開關(guān)頻率可以通過改變電阻R19的值來調(diào)整。模塊內(nèi)部有一個100kΩ的上拉電阻連接在VIN和FREQ引腳之間，因此R19的值決定了開關(guān)頻率。開關(guān)頻率還取決于VIN、(V{OUT })和負(fù)載條件，估計(jì)開關(guān)頻率的公式為： [f{SW _A D J}=f{O} × frac{R 19}{R 19+100 k Omega}] 其中(f{0})是R19開路時的開關(guān)頻率。為了更精確的設(shè)置，建議參考相關(guān)圖表。

五、典型特性

文檔中給出了MIC28304在不同輸入電壓、輸出電壓和負(fù)載條件下的效率曲線，以及熱降額曲線。這些曲線可以幫助工程師更好地了解模塊在不同工況下的性能，從而進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

六、訂購信息

七、總結(jié)

MIC28304評估板是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的電源模塊，適用于多種應(yīng)用場景。通過對其特性、使用要求、操作步驟和關(guān)鍵參數(shù)的詳細(xì)了解，工程師可以更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體需求進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置和優(yōu)化，以充分發(fā)揮模塊的性能。你在使用類似電源模塊時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。