國際整流器IRDCiP2021C - 1參考設(shè)計解析

一、概述

國際整流器（International Rectifier）推出的IRDCiP2021C - 1參考設(shè)計，是一款500kHz、40A單輸出雙相同步降壓轉(zhuǎn)換器，采用了iP2021C和IR3623M。在環(huán)境溫度45oC且氣流為200LFM的條件下，無需散熱器就能持續(xù)輸出40A電流。文檔中的圖4 - 圖16提供了性能圖表、熱成像圖和波形，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。

文件下載：IRDCIP2021C-1.pdf

二、推薦工作條件

輸入電壓

8.5V - 14.5V，設(shè)計時輸入電壓設(shè)定為12V（±10%）。

輸出電壓

0.8 - 5V，默認(rèn)設(shè)置為1.2V，可通過改變R11和R15的值進(jìn)行調(diào)整，公式為[R 11=R 15=(10 k * 0.8) /(VOUT - 0.8)]。

開關(guān)頻率

500kHz（±15%），可通過改變R26的值進(jìn)行調(diào)整，具體關(guān)系見圖4。

輸出電流

在環(huán)境溫度45oC且氣流為200LFM的條件下，無需散熱器就能持續(xù)輸出40A電流。

三、演示板快速入門指南

初始設(shè)置

• 輸出電壓：默認(rèn)VOUT為1.2V，可按上述公式調(diào)整。
• 開關(guān)頻率：默認(rèn)500kHz，通過改變R26調(diào)整。

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(fù)載。
3. 將SEQ（SW1）和EN（SW2）開關(guān)撥到ON位置。
4. 根據(jù)需求調(diào)整負(fù)載。

四、演示板原理圖及物料清單

原理圖

原理圖展示了各個元件的連接方式，包括電容、電阻、電感、開關(guān)、測試點等元件的布局和連接，為電路設(shè)計提供了直觀的參考。

物料清單

包含了各種元件的詳細(xì)信息，如電容、電感、電阻、開關(guān)、測試點和集成電路等。例如，電容有不同的類型（X7R、X5R、NPO等）、容值和耐壓值；電阻有不同的阻值和功率；電感有特定的感值和電流承載能力。這些元件的選擇是基于特定的設(shè)計要求和性能指標(biāo)。

五、測試點和連接器說明

跳線

• SW1（EN）：板啟用開關(guān)，向上為ON，Vin引腳頂部斷開；向下為OFF。
• SW2（SEQ）：順序開關(guān)，向上為OFF，向下為ON，Vin引腳頂部連接。

測試點和連接器

詳細(xì)列出了各個測試點的名稱、引腳名稱和描述，可用于監(jiān)測輸入電壓、輸出電壓、開關(guān)節(jié)點、使能信號、PWM信號、誤差放大器輸出等參數(shù)，方便工程師進(jìn)行電路調(diào)試和性能測試。

效率測量測試點

明確了用于測量效率的測試點，可通過測量這些點的電壓來計算通道1和通道2的輸入和輸出功率，從而評估電路的效率。

六、測試結(jié)果

開關(guān)頻率與R2關(guān)系

圖4展示了開關(guān)頻率與R2的關(guān)系，這有助于工程師根據(jù)實際需求調(diào)整開關(guān)頻率。

上電和掉電序列

圖5和圖6分別展示了上電和掉電序列的波形，可觀察到EN、SS1和VOUT的變化情況。

打嗝模式過流保護(hù)

圖7和圖8展示了打嗝模式過流保護(hù)的波形，當(dāng)出現(xiàn)過流情況時，電路會進(jìn)入打嗝模式，保護(hù)電路安全。

死區(qū)時間和開關(guān)節(jié)點振鈴

圖9展示了死區(qū)時間和開關(guān)節(jié)點的振鈴情況，這對于優(yōu)化開關(guān)性能和減少電磁干擾非常重要。

輸出電壓直流紋波

圖10 - 圖11展示了不同負(fù)載電流下的輸出電壓直流紋波情況，可評估電路的穩(wěn)壓性能。

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

圖12展示了負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的波形，可觀察到電路在負(fù)載變化時的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。

波特圖

圖13展示了波特圖，可分析電路的頻率響應(yīng)特性，確定電路的帶寬和相位裕度。

電流共享精度

通過測量不同電流下兩個電感的直流電壓，測試了電流共享的精度，結(jié)果表明在不同負(fù)載電流下，兩個電感的電壓差異較小，電流共享效果較好。

功率損耗和效率

圖14和圖15分別展示了功率損耗和效率與負(fù)載電流的關(guān)系，可評估電路的能量轉(zhuǎn)換效率。

熱成像圖

圖16展示了在特定條件下的熱成像圖，可觀察到電路中各個元件的溫度分布情況，評估電路的散熱性能。

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，這些筆記為工程師在實現(xiàn)iPOWIR技術(shù)產(chǎn)品時提供了詳細(xì)的指導(dǎo)和建議。

在實際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，對電路進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。你是否在設(shè)計類似的降壓轉(zhuǎn)換器時遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和疑問。