Microchip Technology EV28J28A 超聲波電源評估板具有超聲波脈沖發生器和多路復用器演示所需的所有電壓軌。該評估板提供電源排序和故障保護。EV28J28A評估板還支持外部同步。該板可自動處理脈沖發生器演示板所需的上電和掉電排序。

數據手冊：*附件：Microchip Technology EV28J28A超聲波電源評估板數據手冊.pdf

特性

• 包括超聲波脈沖發生器和多路復用器演示板所需的所有電壓軌
• 電源排序和故障保護
• 支持外部同步
• 單12V輸入（還兼容標準2.5mm電源插孔）
• 自動上電/斷電排序
• VNN電源軌可配置為與VPP電源軌相反的極性
• 可用獨立電源軌：
  • 1.8V、2.5V、3.3V、5V、-5V、10V、-10V、VPP0、VN0、VPP1和VNN1
• VPP電源軌可配置為：
  • 60 V、80 V、90 V或100 V
• 可選外部同步，用于VPP0、VN0、VPP1、VN1和-10 V
• 低紋波LDO提供1.8V、2.5V、3.3V、5V、-5V和10V電源軌
• 用于所有電壓軌的LED狀態指示燈
• VPP0、VN0、VPP1和VN1電源軌故障監控，發生故障時自動關斷序列

框圖

電源板參考設計

Microchip EV28J28A超聲波電源評估板技術解析與應用指南

一、產品架構與核心設計理念

Microchip EV28J28A超聲波電源評估板是一款專為醫療成像和工業檢測應用設計的完整電源解決方案。該板卡采用分層式電源架構，可生成超聲脈沖器所需的寬范圍電壓軌（從數字控制用的1.8V至驅動換能器的±100V）。

?核心設計特點?：

• ?智能電源時序管理?：內置PIC16F1716單片機實現自動上電/斷電時序控制，確保高壓電源的安全啟停
• ?多電壓輸出?：提供1.8V、2.5V、3.3V、±5V、±10V及可配置的VPPx/VNNx（60V/80V/90V/100V）輸出
• ?故障保護機制?：集成過溫、過流、過壓/欠壓監測，異常時自動觸發保護序列
• ?低噪聲設計?：支持外部PWM同步（默認200kHz），降低高壓電源紋波對敏感接收電路的影響

二、關鍵電路模塊深度解析

2.1 高壓生成電路設計

評估板采用雙路獨立可調高壓輸出架構（VPP0/VNN0和VPP1/VNN1），每路包含：

• ?MCP1631 PWM控制器?：實現高頻（2MHz）開關控制
• ? 定制變壓器（11.6μH） ?：采用Hexa-Path磁芯結構優化能量傳輸效率
• ?三級濾波網絡?：由0.22μF/200V X7R陶瓷電容（C55-C56）和1000pF/250V NPO電容（C61-C62）組成復合濾波
• ?精密反饋網絡?：通過MCP65R41比較器（±1%精度）實現輸出電壓采樣

典型性能參數 ：

• 轉換效率：>85%（滿載條件下）
• 紋波電壓：<1% Vout（使用外部同步時）
• 響應時間：<5μs（負載瞬態變化）

2.2 低壓電源子系統

?數字電源部分?：

• ?MCP16301同步降壓?：將12V輸入轉換為3.6V（L2=15μH）
• ?MIC94345 LDO?：生成3.3V/150mA低噪聲電源（PSRR>60dB@1kHz）
• ?MCP1700系列?：提供2.5V和1.8V（靜態電流僅1.6μA）

?模擬電源部分?：

• ?MIC5205調節器?：可調輸出（通過R12=1.02k設置）產生10V
• ?MIC5270負壓轉換器?：生成-10V（TR2=10μH電感）
• ?電荷泵電路?：由MCP6H01運放驅動產生-5V

三、典型應用場景與實操指南

3.1 與Microchip超聲脈沖板的配合使用

評估板可與以下脈沖器板卡直接兼容：

1. ?HV7321方案?：ADM00659（±80V/2.5A/4通道）
2. ?HV7350方案?：HV7350DB1（±60V/1.0A/8通道）
3. ?HV7351方案?：ADM00658（±70V/3.0A/8通道）

?連接步驟?：

1. 通過J1-J7連接器匹配目標板電壓需求
2. 使用SW0/SW1設置VPPx電壓等級（睡眠模式下）
3. 12V輸入電源接J2（建議電流≥1A）
4. 按下SW2啟動電源序列

3.2 高級功能配置

?外部同步實現?：

1. 通過J8/J9接口注入5V PWM信號（50Ω端接可選）
2. 系統自動檢測外部時鐘并切換同步源
3. 典型同步波形要求：
   • 頻率范圍：100-500kHz
   • 上升時間：<50ns
   • 占空比：30-70%

?固件定制要點?：

• 使用PICKIT4通過J5接口編程（需將SW0/SW1置于OFF位）
• 關鍵修改參數包括：
  • 故障閾值（OVP/UVP）
  • 電源序列時間
  • 默認PWM頻率

四、設計驗證與測試數據

4.1 典型波形分析

• ?上電時序?（圖C-2）：
  • 3.3V/2.5V/1.8V在20ms內依次建立
  • -5V滯后低壓軌約5ms
  • VPPx高壓在低壓穩定后50ms啟動
• ?下電特性?（圖C-6）：
  • VNNx先于VPPx關斷（200ms放電周期）
  • 數字電源最后關閉

4.2 關鍵性能指標

五、設計參考與擴展應用

?推薦外圍器件選型?：

• ?輸出電容?：推薦KEMET C1210系列X7R材質（C55-C56）
• ?整流二極管?：PMEG3020EJ（D19/D23）用于高頻整流
• ?電流檢測?：0.18Ω/1%精密電阻（R35）

?噪聲優化技巧?：

1. 在MIC5205的BYP引腳添加100pF電容（C39）降低基準噪聲
2. 采用星型接地布局（參見附錄A.13拓撲圖）
3. 高壓輸出使用π型濾波（C59-L-C60）

該評估板已通過IEC 60601-1醫療設備安全預認證，特別適合需要高可靠性電源的超聲成像系統開發。設計文件包含完整的原理圖、PCB布局和BOM清單，支持用戶快速進行二次開發。