MIC23163/4 評(píng)估板：高效 2A 降壓調(diào)節(jié)器評(píng)估利器

作為電子工程師，在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，選擇合適的降壓調(diào)節(jié)器并進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估至關(guān)重要。今天就來和大家分享一款 Micrel 公司的 MIC23163/4 評(píng)估板，它能幫助我們對(duì)一款高性能的同步降壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行全面評(píng)估。

文件下載：MIC23163YMT-EV.pdf

一、產(chǎn)品概述

MIC23163/4 評(píng)估板用于評(píng)估一款完全集成的 2A、4MHz 同步降壓調(diào)節(jié)器。該調(diào)節(jié)器具有 HyperLight Load? 模式、Power Good 輸出指示和可編程軟啟動(dòng)等特性。它在整個(gè)輸出電流范圍內(nèi)都具有很高的效率，采用 2mm x 2mm 的 DFN 封裝，結(jié)合 4MHz 的開關(guān)頻率，提供了一種緊湊的、高度低于 1mm 的解決方案，且僅需少量外部組件。此外，它還擁有最大 100% 的占空比和主動(dòng)放電功能，能在苛刻條件下提供精確的輸出電壓調(diào)節(jié)，并能快速響應(yīng)負(fù)載瞬變，輸出電壓紋波極小。

二、使用要求

1. 電源：需要一個(gè) 15W 的臺(tái)式電源，電壓可在 2.7V 至 5.5V 之間調(diào)節(jié)。
2. 負(fù)載：負(fù)載可以是有源（電子負(fù)載）或無源（電阻），且必須能夠耗散 10W 的功率。
3. 測(cè)試設(shè)備：理想情況下，最好有示波器來觀察電路波形。最簡單的測(cè)試需要兩個(gè)電壓表來測(cè)量輸入和輸出電壓；進(jìn)行效率測(cè)量時(shí)，則需要兩個(gè)電壓表和兩個(gè)電流表，以防止測(cè)量誤差。

三、使用注意事項(xiàng)

該評(píng)估板沒有輸入反向保護(hù)功能，因此在連接輸入電源時(shí)，要特別注意確保極性正確。

四、上手步驟

4.1 連接外部電源

在電源輸出禁用的情況下，將其電壓設(shè)置為所需的輸入測(cè)試電壓（2.7V ≤ (V{IN}) ≤ 5.5V）?？梢栽谳斎腚娫春?(V{IN}) (J4) 端子之間放置一個(gè)電流表，但要注意監(jiān)測(cè) (V_{IN}) (J4) 端子處的電源電壓，因?yàn)殡娏鞅砗?或電源線電阻可能會(huì)降低提供給設(shè)備的電壓。

4.2 連接負(fù)載

將負(fù)載連接到 (V{OUT}) (J1) 和 GND (J2) 端子。負(fù)載可以是無源（電阻性）或有源（電子負(fù)載）。同樣，可以在負(fù)載和輸出端子之間放置一個(gè)電流表，并確保在 (V{OUT}) (J1) 端子處監(jiān)測(cè)輸出電壓。

4.3 啟用 MIC23163/4

評(píng)估板上有一個(gè)上拉電阻連接到 (V_{IN}) 。默認(rèn)情況下，當(dāng)輸入電源電壓 >2.7V 時(shí)，輸出電壓將被啟用。若要禁用設(shè)備，可向 EN (J6) 端子施加低于 0.5V 的電壓。

4.4 監(jiān)測(cè) Power Good

評(píng)估板提供了一個(gè) PG 測(cè)試點(diǎn) (J5) 來監(jiān)測(cè) Power Good 功能。當(dāng)輸出電壓達(dá)到其標(biāo)稱電壓的 92% 后約 90μs，Power Good 輸出將變?yōu)楦唠娖剑?V_{OUT})）。

五、關(guān)鍵特性分析

5.1 軟啟動(dòng)電容（C3）

軟啟動(dòng)（SS）引腳用于控制輸出電壓的上升時(shí)間。將 C3 設(shè)置為 1nF 可使啟動(dòng)時(shí)間達(dá)到最小值。啟動(dòng)時(shí)間可由公式 (T{SS}=250 × 10^{3} × ln (10) × C{SS}) 確定。軟啟動(dòng)電容的作用是控制內(nèi)部參考電壓在其標(biāo)稱穩(wěn)態(tài)值的 0% 至 100% 之間的上升時(shí)間。

5.2 反饋電阻（R1, R2）

5.3 前饋電容（C4）

前饋電容 C4 為 MIC23163/4 提供必要的補(bǔ)償，推薦的典型值范圍為 15pF 至 68pF。

5.4 Power Good（PG）

評(píng)估板設(shè)有一個(gè)測(cè)試點(diǎn)用于測(cè)試 Power Good 功能。這是一個(gè)開漏連接，板上有一個(gè) 100kΩ 的上拉電阻連接到輸出電壓。當(dāng)輸出電壓超過標(biāo)稱設(shè)定電壓的 92% 后約 90μs，Power Good 被置為高電平。

5.5 HyperLight Load 模式

MIC23163/4 使用最小導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間的專有控制環(huán)路（由 Micrel 專利）。當(dāng)輸出電壓低于調(diào)節(jié)閾值時(shí)，誤差比較器啟動(dòng)一個(gè)開關(guān)周期，使 PMOS 導(dǎo)通并保持最小導(dǎo)通時(shí)間，從而提高輸出電壓。如果輸出電壓高于調(diào)節(jié)閾值，誤差比較器將 PMOS 關(guān)斷最小關(guān)斷時(shí)間，直到輸出電壓降至閾值以下。NMOS 作為理想整流器，在 PMOS 關(guān)斷時(shí)導(dǎo)通。采用 NMOS 開關(guān)而非二極管可降低開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)的電壓降。PMOS 和 NMOS 之間的異步開關(guān)組合使控制環(huán)路在輕載操作時(shí)以不連續(xù)模式工作。在不連續(xù)模式下，MIC23163/4 采用脈沖頻率調(diào)制（PFM）來調(diào)節(jié)輸出。隨著輸出電流的增加，關(guān)斷時(shí)間減少，為輸出提供更多能量。這種開關(guān)方案僅在需要時(shí)進(jìn)行開關(guān)操作，提高了 MIC23163/4 在輕載電流下的效率。當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，MIC23163/4 進(jìn)入連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM），并以 4MHz 為中心的頻率進(jìn)行開關(guān)。進(jìn)入連續(xù)導(dǎo)通模式時(shí)的負(fù)載電流可由公式 (I{LOAD }>left(frac{left(V{IN }-V{OUT }right) × D}{2 L × f}right)) 近似計(jì)算，可見負(fù)載從 HyperLight Load 模式過渡到 PWM 模式是輸入電壓 ((V{IN}))、輸出電壓 ((V_{OUT}))、占空比 (D)、電感 (L) 和頻率 (f) 的函數(shù)。

六、物料清單

注：各制造商網(wǎng)址分別為 TDK: www.tdk.com；Murata: www.murata.com；AVX: www.avx.com；Vishay: www.vishay.com；Micrel, Inc.: www.micrel.com。

七、總結(jié)

MIC23163/4 評(píng)估板為我們提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估這款高性能的同步降壓調(diào)節(jié)器。其豐富的特性和靈活的參數(shù)設(shè)置，使得它在不同的電源設(shè)計(jì)場(chǎng)景中都能發(fā)揮出色的性能。大家在使用過程中，不妨根據(jù)實(shí)際需求對(duì)軟啟動(dòng)時(shí)間、輸出電壓等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。同時(shí)，在操作時(shí)一定要注意輸入電源的極性，避免損壞評(píng)估板。你在使用類似評(píng)估板時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。