MIC28511評估板：60V/3A同步降壓調(diào)節(jié)器的實用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。Micrel的MIC28511評估板為我們提供了一個強(qiáng)大的解決方案，它是一款60V/3A同步降壓調(diào)節(jié)器，在多種應(yīng)用場景中都能發(fā)揮出色的性能。今天，我們就來深入了解一下這款評估板。

文件下載：MIC28511-1YFL-EV.pdf

一、MIC28511概述

MIC28511是一款具有獨特自適應(yīng)導(dǎo)通時間控制架構(gòu)的同步降壓調(diào)節(jié)器，內(nèi)部集成了功率MOSFET。它的輸入電源范圍為4.6V至60V，能夠提供高達(dá)3A的輸出電流。輸出電壓可調(diào)節(jié)至最低0.8V，在0°C至85°C的溫度范圍內(nèi)，精度保證在±1%。該器件的開關(guān)頻率可編程，范圍從200kHz到680kHz（標(biāo)稱值）。

MIC28511有兩個版本，MIC28511 - 1采用HyperLight Load?架構(gòu)，在輕載時以脈沖跳躍模式工作，從中載到重載則以固定頻率CCM模式運行；MIC28511 - 2采用Hyper Speed ControlTM架構(gòu)，在所有負(fù)載條件下都以固定頻率CCM模式工作。

二、評估板要求與注意事項

（一）要求

MIC28511評估板僅需要一個電流能力至少為5A的單電源。當(dāng)輸入電壓 (V_{IN}) 小于 +5.5V時，可以通過將VDD連接到VIN來繞過內(nèi)部LDO。

（二）注意事項

評估板沒有反極性保護(hù)，將負(fù)電壓施加到VIN和GND端子會損壞器件。評估板的最大 (V_{IN}) 額定值為60V，超過60V也會損壞器件。

三、評估板使用步驟

（一）連接VIN電源

將電源連接到VIN和GND端子，要特別注意極性和電源范圍（4.6V < (V{IN}) < 60V）。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之前不要施加電源。

（二）連接負(fù)載并監(jiān)測輸入

將負(fù)載連接到VOUT和GND端子，負(fù)載可以是無源或有源電子負(fù)載?？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。

（三）啟用輸入

EN端子有一個板載100kΩ上拉電阻（R16）連接到VIN，當(dāng)PVDD超過其欠壓鎖定（UVLO）閾值時，輸出可以開啟。評估板上提供了一個EN（J16）連接器，方便使用啟用功能。通過在EN端子施加外部邏輯信號將其拉低，或者使用跳線將EN端子短路到GND端子，可以禁用MIC28511評估板。

（四）施加電源

施加 (V_{IN}) 并驗證輸出電壓是否調(diào)節(jié)到設(shè)定值。

四、評估板參數(shù)與設(shè)置

（一）基本參數(shù)

• 輸入范圍：4.6V至60V
• 輸出范圍：在3A時為0.8V至 (0.85V × V_{IN})
• 開關(guān)頻率：300kHz（可在200kHz至680kHz之間調(diào)節(jié)）

（二）反饋電阻設(shè)置

• 當(dāng)跳線J11就位時，輸出電壓由反饋分壓器R1和R11確定為5.0V。
• 跳線J8將輸出電壓設(shè)置為3.3V。
• 當(dāng)跳線J7就位時，輸出電壓由修改R9來設(shè)置，公式為 (V{OUT}=V{REF} × (1 + frac{R1}{R9})) ，其中 (V_{REF}=0.8V) ，R1為10.0kΩ。
• 當(dāng)跳線J11、J8和J7都移除時，輸出調(diào)節(jié)在0.8V參考電壓。其他未列出的電壓可以通過安裝跳線J7并根據(jù)公式 (R9=frac{R1 × V{REF}}{V{OUT}-V_{REF}}) 修改R9來設(shè)置。
• 跳線J12短路反饋，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換器以開環(huán)模式運行并接近100%占空比。

（三）SW節(jié)點

使用測試點J1（ (V_{sw}) ）來監(jiān)測功率MOSFET的開關(guān)波形。

（四）電流限制

MIC28511使用 (R{DS(ON)}) 和從ILIM連接到SW節(jié)點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)測低側(cè)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的消隱時間后與功率地（PGND）進(jìn)行比較。通過這種方式，電阻R22上的壓降 (V_{CL}) 與底部FET上的壓降進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生短路電流限制。連接在ILIM引腳和PGND之間的小電容（C18）用于過濾關(guān)斷期間開關(guān)節(jié)點的振鈴，以便進(jìn)行更好的短路限制測量。R22和C18產(chǎn)生的時間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于最小關(guān)斷時間。

短路電流限制可以通過公式 (R22=frac{(I{CLIM}-Delta I{L(PP)} × 0.5) × R{DS(ON)}+V{CL}}{I{CL}}) 進(jìn)行編程。其中， (I{CLIM}) 是期望的電流限制， (R{DS(ON)}) 是低側(cè)功率MOSFET的導(dǎo)通電阻（典型值為28mΩ）， (V{CL}) 是電流限制閾值（典型絕對值為14mV）， (I{CL}) 是電流限制源電流（典型值為70μA）， (Delta I{L(PP)}) 是電感電流峰 - 峰值。電感電流峰 - 峰值的計算公式為 (Delta I{L(PP)}=frac{V{OUT} × (V{IN(MAX)}-V{OUT})}{V{IN(MAX)} × f{SW} × L}) 。

在硬短路情況下，短路電流限制閾值 (V{CL}) 減半至短路閾值，這樣可以在輸出端實現(xiàn)無限期硬短路而不會產(chǎn)生破壞性影響。需要確保軟啟動期間用于對輸出電容充電的電感電流低于折返短路水平，否則電源可能在啟動時進(jìn)入打嗝模式并鎖定。這一點也需要在工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行驗證。由于MOSFET的 (R{DS(ON)}) 隨溫度變化30%至40%，建議在公式中對 (I_{CL}) 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。

（五）開關(guān)頻率設(shè)置

MIC28511的開關(guān)頻率可以通過改變電阻R17的值來調(diào)整。頂部電阻（R19）設(shè)置為100kΩ，連接在VIN和FREQ之間。R17從FREQ輸入連接到PGND，根據(jù)公式 (f_{SWADJ}=f{0} × frac{R17}{R19+R17}) 設(shè)置開關(guān)頻率，其中 (f_{0}) 是R17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、評估板物料清單

評估板的物料清單包含了各種電容、電阻、二極管、連接器、電感和芯片等元件，每個元件都有其特定的規(guī)格和用途。例如，電容C1是33μF/100V 20%的徑向鋁電解電容，電感L1是6.8μH、10.7A飽和電流的電感，芯片U1是MIC28511 - 1YFL 60V/3A同步降壓調(diào)節(jié)器。

六、總結(jié)

MIC28511評估板為電子工程師提供了一個方便、實用的平臺，用于測試和評估60V/3A同步降壓調(diào)節(jié)器的性能。通過合理設(shè)置反饋電阻、電流限制和開關(guān)頻率等參數(shù)，可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。在使用過程中，一定要注意評估板的要求和注意事項，確保安全可靠地運行。大家在實際應(yīng)用中有沒有遇到過類似電源管理芯片的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。