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)

1. 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。
2. 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。