MIC2128評估板：高效電源轉換的理想選擇

在電源管理領域，一款性能出色的評估板對于電子工程師來說至關重要。Microchip的MIC2128評估板就是這樣一款值得關注的產品，它為電源設計提供了強大的支持和豐富的功能。下面，我將詳細介紹這款評估板的特點和使用方法。

文件下載：ADM00770.pdf

產品概述

評估板概述

MIC2128評估板是一款采用獨特自適應導通時間控制架構的恒頻同步降壓控制器。它的輸入電源范圍為4.5V至75V，輸出電壓可調節至低至0.6V，且保證精度為±1%。其可編程開關頻率范圍為270kHz至800kHz，能夠滿足不同應用場景的需求。

評估板特點

1. 軟啟動時間選擇：評估板具有軟啟動（SS）時間選擇引腳，用戶可以調整輸出軟啟動時間，減少啟動時來自電源的浪涌電流。
2. 輔助自舉LDO：配備輔助自舉低壓差（LDO），通過從轉換器輸出提供內部偏置電源，提高了系統效率。同時，邏輯電平使能（EN）信號可用于啟用或禁用控制器。
3. 預偏置輸出啟動：能夠單調啟動進入預偏置輸出。
4. 電源良好信號：具有開漏電源良好信號（PG），當輸出處于穩壓狀態時發出信號。
5. 輕載軟啟動模式：在輕載軟啟動期間以不連續導通模式運行。

評估板套件內容

評估板套件包含MIC2128評估板（ADM00770）和重要信息表。

安裝與操作

系統和配置要求

MIC2128評估板僅需要一個具有至少10A電流能力的單電源。由于MIC2128具有內部(V{DD}) LDO，因此無需外部線性穩壓器為IC的內部偏置供電。在(V{IN}<+5.5V)的應用中，應將(PVDD)連接到(V_{IN})以繞過內部線性穩壓器。輸出負載可以是無源負載或有源負載。需要注意的是，評估板沒有反極性保護，在(VIN)和GND端子施加負電壓可能會損壞設備，且(VIN)的最大額定值為75V，超過該值可能會損壞設備。

板卡設置

1. 連接電源：將電源連接到(VIN)和GND端子，注意極性和電源范圍（7V < (V{IN}) < 75V）。使用電流表監測(I{IN})，使用電壓表監測(VIN)和GND端子的輸入電壓。在步驟4之前不要通電。
2. 連接負載：將負載連接到(V{OUT})和GND端子。負載可以是無源（電阻性）或有源（電子）類型。可以在(V{OUT})端子和負載之間放置一個電流表來監測輸出電流，并確保在(Vout)端子監測輸出電壓。
3. 啟用輸入：評估板上提供了一個EN連接器，用戶可以輕松訪問使能功能。在EN引腳施加外部邏輯信號將其拉低，或使用跳線將EN引腳短路到GND，將關閉MIC2128評估板的輸出。
4. 開啟電源：打開(VIN)電源，并驗證輸出電壓是否穩定在5V。

電路描述

反饋電阻

評估板的輸出電壓預設為5V，由反饋分壓器決定： [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 10}{R 11}right)] 其中(V{REF}=0.6V)。如果需要設置其他電壓，可以根據以下公式修改R11的值： [R 11=frac{R 10 × V{REF}}{V{OUT}-V{REF }}] 需要注意的是，由于輸出電容器的額定電壓為6.3V，輸出電壓不應設置超過5V。對于高于5V的輸出電壓，應使用額定電壓高于設定輸出電壓的輸出電容器和(EXTV DD)引腳旁路電容器（C13）。

SW節點

測試點JU3（(V_{SW})）用于監測開關波形，這是轉換器最關鍵的波形之一。

電流限制

評估板使用低側MOSFET的(R{DS(ON)})來感應電感電流。在每個開關周期中，通過監測低側MOSFET在開關周期的關斷期間（此時低側MOSFET導通）的電壓來感應電感電流。內部96μA的電流源在外部電流限制設置電阻RCL上產生電壓。 ILIM引腳電壓（(V{ILIM})）是低側MOSFET兩端的電壓與電阻（VCL）兩端電壓的差值。在150ns的消隱時間后，將感應電壓(V{ILIM})與電源地（PGND）進行比較。如果低側MOSFET兩端的電壓降絕對值大于電流設置電阻（(V{CL})）兩端的電壓絕對值，MIC2128將觸發電流限制事件。連續八個電流限制事件將觸發打嗝模式，該模式包括軟啟動，可減少開關場效應晶體管（FET）的應力，并保護負載和電源免受嚴重短路情況的影響。 短路電流限制可以通過以下公式編程： [R{7}=frac{left(I{CLIM}+Delta{PP} × 0.5right) × R{DSON}+V{CL}}{I{CL}}] 其中(I{CLIM})是所需的電流限制，(Delta{PP})是電感電流峰峰值，(R{DS(ON)})是低側功率MOSFET的導通電阻，(V{CL})是電流限制閾值（最大值為+15mV），(I{CL})是電流限制源電流（典型值為96μA）。 由于MOSFET的(R{DS(ON)})隨溫度變化30%至40%，建議在上述公式中為(I{CL})增加30%的余量，以避免因MOSFET結溫升高而導致的誤電流限制。同時，建議將SW引腳直接連接到低側MOSFET的漏極，以準確感應MOSFET的(R{DS(ON)})。

環路增益測量

電阻R14串聯在調節器反饋路徑中。通過將阻抗分析儀連接到電阻兩端，并選擇20Ω至50Ω之間的電阻值，可以測量控制環路增益。

設置開關頻率

MIC2128評估板是一款可調頻率的同步降壓控制器，具有獨特的自適應導通時間控制架構。通過改變由R2和R3組成的電阻分壓器網絡，可以將開關頻率在270kHz至800kHz之間進行調整。 估計的開關頻率可以通過以下公式計算： [f{SW}=f{0} × frac{R 3}{R 2+R 3}] 其中(f_{0})是當R2為100Ω且R3開路時的開關頻率，通常為800kHz。為了更精確的設置，建議使用數據手冊中的開關頻率圖。評估板設計針對300kHz的開關頻率進行了優化，如果將開關頻率編程到低端或高端，則需要對設計進行優化。

設置軟啟動時間

通過將電容器從SS連接到AGND，可以設置輸出軟啟動時間。電容器的值可以使用以下公式計算： [C{19}=frac{I{SS} × t{SS}}{V{REF}}] 其中(C{19})是從SS引腳到AGND的電容器，(I{SS})是內部軟啟動電流（典型值為1.3μA），(t{SS})是輸出軟啟動時間，(V{REF})是參考電壓（0.6V）。

輔助自舉LDO（EXTVDD）

評估板具有輔助自舉LDO，通過從轉換器輸出電壓為MIC2128內部電路提供偏置電源，提高了系統效率。當EXTVDD引腳的電壓高于4.6V（典型值）時，該LDO啟用，同時，從(V_{IN})運行的主LDO將被禁用，以降低功耗。如果調節器輸出電壓≥5V且≤12V，可以使用輸出電壓為MIC2128供電，這將提高系統效率。可以通過短路JU1跳線來使用輸出電壓作為EXTVDD。

附錄

原理圖和布局

附錄A包含了MIC2128評估板的原理圖和布局圖，包括板卡原理圖、頂層絲印層、頂層銅層、中間銅層1、中間銅層2、底層銅層和底層絲印層。

物料清單（BOM）

附錄B列出了構建MIC2128評估板所需的零件，包括電容器、電阻器、電感器、MOSFET、連接器等。需要注意的是，物料清單中列出的組件是PCB組裝的代表，實際制造中使用的發布BOM采用了所有符合RoHS標準的組件。

總結

MIC2128評估板是一款功能強大、性能出色的電源評估板，它為電子工程師提供了一個便捷的平臺來測試和驗證電源設計。通過對其特點和使用方法的了解，工程師們可以更好地利用這款評估板，優化電源設計，提高系統性能。你在使用類似評估板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。