探索MCP1661：高電壓升壓與SEPIC轉換器評估板的全方位解析

在電子設計的廣闊領域中，電源管理始終是關鍵環節。Microchip的MCP1661高電壓升壓與SEPIC轉換器評估板為工程師們提供了一個理想的工具，能夠高效地評估和應用MCP1661芯片。今天，我們就來深入了解這款評估板的相關內容。

文件下載：ADM00566.pdf

一、MCP1661芯片概述

MCP1661是一款緊湊、高效的固定頻率非同步升壓DC/DC轉換器，集成了36V、800mΩ的開關。它能提供空間高效的高電壓升壓，是一個易于使用的電源解決方案。該芯片適用于由兩到三節堿性電池、Energizer? Ultimate Lithium電池、鎳鎘或鎳氫電池，以及單節鋰離子或鋰聚合物電池供電的應用，僅需最少數量的外部組件。

工作特性

• 工作模式：以固定的500kHz開關頻率在脈沖寬度調制（PWM）模式下運行。
• 欠壓鎖定（UVLO）：當輸入電壓低于1.85V（UVLO Stop）時，防止故障操作；在2.3V輸入電壓（UVLO Start）時開始正常運行，工作輸入電壓范圍為2.4V至5.5V。
• 待機模式：通過將EN引腳拉至GND，可將MCP1661置于關機狀態，此時設備停止開關操作，僅消耗幾微安的輸入電流（包括反饋分壓器電流，總消耗小于200nA）。
• 過壓保護（OVP）：在反饋引腳短路到GND或反饋分壓器斷開的情況下，OVP功能會停止內部驅動器，防止設備損壞，但在啟動序列和熱關斷狀態期間該功能禁用。

拓撲結構

升壓（Boost）拓撲

在升壓拓撲中，MCP1661可以將輸入電壓提升到更高的輸出電壓。例如，典型的兩電池輸入情況下，可將2.4V - 3.0V的輸入電壓提升到12V輸出，輸出電流可達75 - 125mA。

SEPIC拓撲

單端初級電感轉換器（SEPIC）拓撲遵循反激式設計，在變壓器的兩個繞組之間添加了一個耦合電容。輸入電壓可以低于或高于輸出電壓，實現降壓或升壓操作。該拓撲可以使用兩個單獨的電感器或1:1耦合電感器，耦合電感器解決方案需要更小的PCB面積，并減少輻射電磁干擾（EMI）。同時，連接在兩個電感器之間的電容提供直流隔離和對短路負載的保護，還能鉗位繞組漏電感能量，消除了對緩沖電路的需求。輸入電感器可以平滑電流消耗，減少所需的輸入濾波。

二、評估板介紹

評估板用途

MCP1661高電壓升壓與SEPIC轉換器評估板用于評估和展示Microchip Technology的MCP1661產品。它可以在兩種不同的拓撲結構中展示MCP1661的能力：12V輸出的升壓轉換器應用（由外部電壓源供電， (V_{IN}<5.5V) ，例如兩電池升壓到12V）和3.3V輸出的SEPIC轉換器應用（由鋰離子電池供電）。該評估板還可用于評估SOT - 23 - 5封裝，有助于工程師縮短產品設計周期。

評估板套件內容

• MCP1661高電壓升壓與SEPIC轉換器評估板（ADM00566）
• 重要信息表

三、安裝與操作

產品特性

• 多種應用評估：MCP1661器件可在升壓和SEPIC兩種獨立應用中進行評估。
• 欠壓鎖定（UVLO）：啟動電壓為2.3V（UVLO Start），啟動后輸入電壓范圍為2.4V至5.5V，且 (V{IN } ≤V{OUT }) 。
• 輸出電壓：升壓應用輸出12V，SEPIC應用輸出3.3V。
• 輸出電流：典型情況下，升壓轉換器在12V輸出、3.3V輸入時可提供125mA的輸出電流。
• PWM操作：PWM開關頻率為500kHz。
• 使能狀態選擇：在SEPIC應用中，可使用EN開關選擇使能狀態。
• 峰值輸入電流限制：峰值輸入電流限制為1.3A。
• 內部補償：集成內部補償電路，降低系統成本。
• 軟啟動：具備軟啟動功能，減少啟動沖擊。
• 過溫保護：當芯片溫度超過+150°C時，具有15°C的滯后保護。

電源輸入與輸出連接

供電

評估板設計用于評估MCP1661器件，采用SOT - 23封裝。板上有焊接好的測試點用于輸入電壓連接，最大輸入電壓不應超過5.5V。同時，也有測試點用于連接負載，開關峰值電流限制可提供安全的最大電流值，轉換器的最大輸出電流會隨輸入和輸出電壓而變化。

上電步驟

1. 按照圖2 - 4連接輸入電源，輸入電壓不應高于5.5V。
2. 將系統負載連接到 (V_{OUT }) 和GND端子，最大負載隨輸入和輸出電壓而變化。通常，MCP1661在室溫下可從3.3V輸入源提供12V輸出和125mA電流。將負載的正極連接到 (Vout) ，負極連接到地（GND）。
3. 對于升壓應用，將使能引腳連接到 (VIN) 。
4. 對于SEPIC應用，使用EN開關打開或關閉設備。此時，輸入電壓可以高于或低于輸出電壓，但輸出電壓將保持在3.3V恒定，且輸入電壓不應超過5.5V。

可調輸出電壓設置

評估板的輸出值默認設置為12V和3.3V。如果需要不同的輸出電壓，可以使用由RT和RB（SEPIC應用中為RT2和RB2）組成的電阻分壓器來設置轉換器的輸出電壓。電阻值可以使用公式 (RT = RB times [(frac{V{OUT }}{V{FB}}) - 1]) 計算，其中 (V_{FB}=1.227V) 。對于高于15V的輸出電壓，還應增加電感器的值。

四、附錄信息

原理圖和布局

附錄A提供了評估板的原理圖和布局圖，包括電路板原理圖、頂部絲印圖、頂部絲印和銅層圖、頂部銅層圖以及底部銅層圖，有助于工程師更深入地了解評估板的電路結構和布局。

物料清單（BOM）

附錄B列出了評估板的物料清單，包括電容、二極管、測試點、電感器、電阻器、開關和芯片等組件的詳細信息，為工程師進行物料采購和替換提供了參考。

五、總結與思考

MCP1661高電壓升壓與SEPIC轉換器評估板為工程師提供了一個全面評估和應用MCP1661芯片的平臺。它的多種特性和功能使得在電源管理設計中具有很大的靈活性。在實際應用中，工程師們可以根據具體需求選擇合適的拓撲結構和參數設置。大家在使用這款評估板的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享交流。