MIC2875/6評估板：高效同步升壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計與應(yīng)用

引言

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，高效、可靠的升壓調(diào)節(jié)器至關(guān)重要。今天，我們來深入了解一款緊湊且高效的 2MHz 同步升壓調(diào)節(jié)器——MIC2875/6 評估板，它具備 4.8A 開關(guān)電流，且擁有雙向負載斷開功能等一系列出色特性。

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評估板概述

基本特性

MIC2875/6 評估板是一款高度集成的升壓調(diào)節(jié)器解決方案。它工作頻率高達 2MHz，采用 4.8A 開關(guān)，效率非常高。其獨特的雙向負載斷開功能，能在設(shè)備禁用時有效防止輸入和輸出之間的漏電現(xiàn)象。

工作模式

當(dāng)輸入電壓大于目標(biāo)輸出電壓時，MIC2875/6 會自動進入旁路模式，此時 NMOS 關(guān)閉，PMOS 完全導(dǎo)通，為輸入到輸出提供低阻抗路徑。在輕負載情況下，升壓轉(zhuǎn)換器會切換到 PFM 模式以提高效率。此外，MIC2875 從空載到滿載時，最低開關(guān)頻率為 45kHz，可最大程度減少音頻頻段的開關(guān)干擾。同時，該評估板還集成了抗振鈴開關(guān)，能降低不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）下的開關(guān)節(jié)點振鈴，減少電磁干擾（EMI）。

使用要求與注意事項

電源要求

評估板需要一個可調(diào)的工作臺輸入電源，電壓范圍為 2.5V 至 5.5V，且在 2.5V 時能提供大于 4.5A 的電流。

注意事項

評估板沒有反極性保護，因此在 VIN 端子和接地（GND）端子之間施加負電壓可能會損壞設(shè)備，輸入電壓也不應(yīng)超過 5.5V。為了減少電感，輸入電源線應(yīng)盡可能短，并且 VIN 測量應(yīng)在 VIN 和 GND 端子處進行，以確保不包含輸入電源線的電壓降。

評估板的使用步驟

連接外部電源

將外部電源連接到評估板的 VIN（J1）和 GND（J2）端子，要特別注意極性和電源范圍（2.5V 至 5.5V）。可以在電源和評估板的輸入端子之間放置一個電流表，但要確保在 VIN（J1）端子處監(jiān)測電源電壓，因為電流表和電源線電阻可能會降低輸入的電壓。

連接負載

可將負載連接到評估板的 VOUT（J3）和 GND（J4）端子，負載可以是無源（電阻性）或有源（電子負載）。如果使用電子負載，在 MIC2875/6 上電之前保持負載禁用。同樣，可以在負載和輸出端子之間放置一個電流表，并在 VOUT（J3）和 GND（J4）端子處監(jiān)測輸出電壓。

啟用/禁用 MIC2875/6

評估板有一個使能（EN）引腳（J8）。當(dāng) EN 引腳置高時，MIC2875/6 進入待機模式。通過將 JP1 跳線設(shè)置為通過一個 10kΩ 上拉電阻將 EN 引腳連接到 VIN。如果將該引腳驅(qū)動為低電平，IC 將關(guān)閉。該引腳有一個內(nèi)部下拉電阻，也可以不連接。

電源良好指示

提供了一個電源良好（/PG）測試引腳（J5）來監(jiān)測電源良好功能。它是一個開漏輸出，低電平有效。通過將 JP2 跳線設(shè)置為通過一個 1MΩ 上拉電阻將 /PG 引腳連接到 VIN。當(dāng)輸出高于電源良好閾值時，該引腳置低。

關(guān)鍵技術(shù)特性詳解

雙向輸出斷開

MIC2875/6 的功率級由一個 NMOS 晶體管作為主開關(guān)和一個 PMOS 晶體管作為同步整流器組成。當(dāng)芯片禁用（(V_{EN}=0V)）時，控制電路會關(guān)閉 PMOS 的背柵二極管，從而將輸出與輸入電源隔離。一個“始終導(dǎo)通”的最大電源選擇器會將背柵二極管的陰極切換到 IN 或 OUT 中電壓較高的引腳。因此，只要設(shè)備禁用，MIC2875/6 的輸出就會與輸入雙向隔離。最大電源選擇器和輸出斷開功能只需 IN 引腳有 0.3V 電壓即可工作。

最低開關(guān)頻率（僅 MIC2875）

當(dāng) MIC2875 進入脈沖跳躍模式超過 20μs 時，內(nèi)部控制電路會短暫地使 PMOS 導(dǎo)通，通過電感將 VOUT 放電至 VIN。當(dāng)電感電流達到預(yù)定閾值時，PMOS 關(guān)閉，NMOS 導(dǎo)通，使電感電流逐漸減小。當(dāng)電感電流達到零時，NMOS 最終關(guān)閉。如果在另一個 20μs 內(nèi)沒有開關(guān)活動，上述循環(huán)會重復(fù)，有效維持 45kHz 的最低開關(guān)頻率。當(dāng) VOUT 小于 VIN 或在 VIN 的 200mV 范圍內(nèi)時，頻率控制電路會禁用。這種最低開關(guān)頻率特性對于對低頻 EMI 敏感的應(yīng)用（如音頻系統(tǒng)）非常有利。

集成抗振鈴開關(guān)

MIC2875/6 包含一個抗振鈴開關(guān)，可消除傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器在不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）下 SW 節(jié)點的振鈴。在 DCM 操作的開關(guān)周期結(jié)束時，NMOS 和 PMOS 都關(guān)閉?？拐疋忛_關(guān)會將 SW 引腳電壓鉗位到 IN，以消耗存儲在電感和功率開關(guān)寄生元件中的剩余能量。

自動旁路模式

當(dāng)輸入電壓高于目標(biāo)輸出電壓時，MIC2875/6 會自動進入旁路模式，此時能提供低阻抗的輸入到輸出通路，提升效率。

軟啟動

評估板集成了內(nèi)部軟啟動電路，可在啟動期間限制涌入電流。設(shè)備啟用時，PMOS 緩慢導(dǎo)通，將輸出電容充電至接近輸入電壓，然后開始升壓開關(guān)周期，逐漸將輸出電壓充電至目標(biāo) VOUT。

輸出電壓編程

MIC2875/6 有可調(diào)版本，可通過外部電阻分壓器 R2 和 R3 設(shè)置輸出電壓。典型反饋電壓為 900mV，推薦的最大和最小輸出電壓分別為 5.5V 和 3.2V。通過電阻分壓器的電流應(yīng)明顯大于進入 FB 引腳的電流（典型值為 0.01μA），建議 R2 + R3 的總電阻約為 1MΩ。所需輸出電壓的合適 R2 和 R3 值可通過公式 (R2 = R3times(frac{V_{OUT}}{0.9V}-1)) 計算。

安全工作區(qū)（SOA）

SOA 曲線代表了最大安全工作電流和最大安全工作結(jié)溫的邊界。圖 2 展示了在不同 (V_{IN}) 下，MIC2875/6 評估板在 0°C 至 +155°C 環(huán)境溫度下的 SOA 情況。這有助于工程師在設(shè)計時根據(jù)實際工作環(huán)境確定合適的負載電流，避免設(shè)備因過載或過熱而損壞。

評估板原理圖與物料清單

文中給出了 MIC2875/6 - AYMT 和 MIC2875/6 - 5.0YMT 兩種版本的評估板原理圖及詳細的物料清單。這些信息對于工程師進行電路分析、調(diào)試和改進非常有幫助。通過物料清單，我們可以清楚地了解到每個元件的型號、制造商、描述和數(shù)量等信息，方便進行元件的采購和替換。

PCB 布局建議

合理的 PCB 布局對于評估板的性能至關(guān)重要。文中雖然只是簡單提及了 PCB 布局，但我們知道布局時應(yīng)考慮元件的擺放位置、走線長度和寬度、接地等因素，以減少電磁干擾和信號串?dāng)_，提高評估板的穩(wěn)定性和可靠性。

總結(jié)與思考

MIC2875/6 評估板憑借其高效的升壓轉(zhuǎn)換能力、雙向負載斷開、多種工作模式以及集成抗振鈴等特性，為電源管理設(shè)計提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計需求，充分利用其各項功能，同時嚴格遵循使用要求和注意事項，確保評估板的正常工作。大家在使用這款評估板的過程中，有沒有遇到過一些獨特的問題或者有什么創(chuàng)新的應(yīng)用思路呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。