MIC23250：高效雙路同步降壓調節器的卓越之選
MIC23250：高效雙路同步降壓調節器的卓越之選
在電子設備小型化和高性能化的今天，電源管理芯片的性能和尺寸成為了關鍵因素。Micrel 公司的 MIC23250 就是一款在這方面表現出色的 4MHz 雙路 400mA 同步降壓調節器，下面就為大家詳細介紹這款芯片。
一、產品概述
MIC23250 是一款具有 HyperLight Load? 模式的高效 4MHz 雙路 400mA 同步降壓調節器。它在輕載時能提供極高的效率和超快速的瞬態響應，非常適合為處理器核心電壓供電。其專有架構的另一個優點是，在整個負載范圍內，使用小輸出電容就能實現極低的輸出紋波電壓。
產品特性
- 輸入電壓范圍：2.7V 至 5.5V。
- 雙路輸出電流：400mA/400mA。
- 高效表現：峰值效率高達 94%，在 1mA 負載時效率為 85%。
- 低靜態電流：雙路靜態電流僅 33μA。
- 元件搭配：推薦搭配 1μH 電感和 4.7μF 電容。
- 開關頻率：PWM 模式下為 4MHz。
- 快速響應：具有超快速的瞬態響應。
- 低紋波：HyperLight Load? 模式下紋波為 20mVpp，全 PWM 模式下輸出電壓紋波為 3mV。
- 低關斷電流：關斷電流僅 0.01μA。
- 封裝形式：固定輸出采用 10 引腳 2mm x 2mm Thin MLF? 封裝；可調輸出采用 12 引腳 2.5mm x 2.5mm Thin MLF? 封裝。
- 工作溫度范圍：-40°C 至 +125°C。
應用領域
MIC23250 適用于多種便攜式電子設備，如移動手機、便攜式媒體播放器、便攜式導航設備（GPS）、WiFi/WiMax/WiBro 模塊、數碼相機、無線局域網卡以及 USB 供電設備等。
二、訂購信息
| 產品型號 | 標記代碼 | 標稱輸出電壓 1 | 標稱輸出電壓 2 | 結溫范圍 | 封裝 | 引腳鍍層 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MIC23250 - 3BYMT | WV3 | 0.9V | 1.1V | –40° 至 +125°C | 10 - 引腳 2mm x 2mm Thin MLF? | 無鉛 |
| MIC23250 - C4YMT | WV2 | 1.2V | 1.0V | –40° 至 +125°C | 10 - 引腳 2mm x 2mm Thin MLF? | 無鉛 |
| MIC23250 - W4YMT | WV4 | 1.2V | 1.6V | –40° 至 +125°C | 10 - 引腳 2mm x 2mm Thin MLF? | 無鉛 |
| MIC23250 - G4YMT | WV5 | 1.2V | 1.8V | –40° 至 +125°C | 10 - 引腳 2mm x 2mm Thin MLF? | 無鉛 |
| MIC23250 - S4YMT | 1WV | 1.2V | 3.3V | –40° 至 +125°C | 10 - 引腳 2mm x 2mm Thin MLF? | 無鉛 |
| MIC23250 - GFHYMT | WV1 | 1.575V | 1.8V | –40° 至 +125°C | 10 - 引腳 2mm x 2mm Thin MLF? | 無鉛 |
| MIC23250 - SKYMT | 5WV | 2.6V | 3.3V | –40° 至 +125°C | 10 - 引腳 2mm x 2mm Thin MLF? | 無鉛 |
| MIC23250 - AAYMT | 4WV | 可調 | 可調 | –40° 至 +125°C | 12 - 引腳 2.5mm x 2.5mm Thin MLF? | 無鉛 |
需要注意的是，還有額外的電壓選項（0.8V 至 3.3V），具體細節可聯系 Micrel 公司。
三、引腳配置與說明
引腳配置
10 引腳 2mm x 2mm Thin MLF?（固定輸出）
| SNS1 | 1 | 10 | SNS2 |
|---|---|---|---|
| EN1 | 2 | 9 | EN2 |
| SW1 | 4 | 7 | SW2 |
| PGND | 5 | 6 | VIN |
12 引腳 2.5mm x 2.5mm Thin MLF（可調輸出）
| 引腳編號（固定） | 引腳編號（可調） | 引腳名稱 | 引腳功能 |
|---|---|---|---|
| – | 1 | FB1 | 反饋 VOUT1（輸入）：在此節點連接電阻分壓器以設置輸出電壓。電阻應根據標稱 VFB 為 0.72V 進行選擇。 |
| 1 | 2 | SNS1 | 檢測 1（輸入）：誤差放大器輸入。連接到反饋電阻網絡以設置輸出 1 電壓。 |
| 2 | 3 | EN1 | 使能 1（輸入）：邏輯低電平將關閉輸出 1，邏輯高電平開啟輸出 1。請勿懸空。 |
| 3 | 4 | AGND | 模擬地。必須外部連接到 PGND。 |
| 4 | 5 | SW1 | 開關節點 1（輸出）：內部功率 MOSFET 輸出。 |
| 5 | 6 | PGND | 功率地。 |
| 6 | 7 | VIN | 電源電壓（功率輸入）：需要靠近 PGND 的旁路電容。 |
| 7 | 8 | SW2 | 開關節點 2（輸出）：內部功率 MOSFET 輸出。 |
| 8 | 9 | AVIN | 電源電壓（功率輸入）：模擬控制電路。連接到 VIN。 |
| 9 | 10 | EN2 | 使能 2（輸入）：邏輯低電平將關閉輸出 2，邏輯高電平開啟輸出 2。請勿懸空。 |
| 10 | 11 | SNS2 | 檢測 2（輸入）：誤差放大器輸入。連接到反饋電阻網絡以設置輸出 2 電壓。 |
| – | 12 | FB2 | 反饋 VOUT2（輸入）：在此節點連接電阻分壓器以設置輸出電壓。電阻應根據標稱 VFB 為 0.72V 進行選擇。 |
四、電氣特性
絕對最大額定值
| 參數 | 數值 |
|---|---|
| 電源電壓（VIN） | 6V |
| 輸出開關電壓（VSW） | 6V |
| 邏輯輸入電壓（VEN1, VEN2） | –0.3V 至 VIN |
| 存儲溫度范圍（Ts） | –65°C 至 +150°C |
| ESD 額定值 | 2kV |
工作額定值
| 參數 | 數值 |
|---|---|
| 電源電壓（VIN） | 2.7V 至 5.5V |
| 邏輯輸入電壓（VEN1, VEN2） | 0V 至 VIN |
| 結溫（TJ） | –40°C ≤ TJ ≤ +125°C |
| 熱阻（2mm x 2mm Thin MLF - 10） | 70°C/W |
| 熱阻（2.5mm x 2.5mm Thin MLF - 12） | 65°C/W |
電氣特性參數（TA = 25°C，VIN = VEN1 = VEN2 = 3.6V，L = 1μH，COUT = 4.7μF，IOUT = 20mA，除非另有說明，僅一個通道電源啟用）
| 參數 | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 欠壓鎖定閾值（開啟） | 2.45 | 2.55 | 2.65 | V | |
| UVLO 遲滯 | 60 | mV | |||
| 靜態電流 | VOUT1, 2（均啟用），IOUT1, 2 = 0mA，VSNS1,2 > 1.2 * VOUT1, 2 標稱 | 33 | 50 | μA | |
| 關斷電流 | VEN1, 2 = 0V；VIN = 5.5V | 0.01 | 4 | μA | |
| 輸出電壓精度 | VIN = 3.6V（VOUTNOM < 2.5V，ILOAD = 20mA） | –2.5 | +2.5 | % | |
| VIN = 4.5V（VOUTNOM ≥ 2.5V，ILOAD = 20mA） | –2.5 | +2.5 | % | ||
| 反饋電壓（僅可調） | 0.720 | V | |||
| PWM 模式下的電流限制 | SNS = 0.9 * VOUT NOM | 0.410 | 0.65 | 1 | A |
| 輸出電壓線性調整率 | VIN = 3.6V 至 5.5V（VOUTNOM < 2.5V，ILOAD = 20mA） | 0.4 | %/V | ||
| VIN = 4.5V 至 5.5V（VOUTNOM ≥ 2.5V，ILOAD = 20mA） | 0.4 | %/V | |||
| 輸出電壓負載調整率 | 20mA < ILOAD < 400mA，VIN = 3.6V（VOUTNOM < 2.5V） | 0.5 | % | ||
| 20mA < ILOAD < 400mA，VIN = 5.0V（VOUTNOM ≥ 2.5V） | 0.5 | % | |||
| PWM 開關導通電阻 | ISW = 100mA PMOS | 0.6 | Ω | ||
| ISW = -100mA NMOS | 0.8 | Ω | |||
| 頻率 | ILOAD = 120mA | 4 | MHz | ||
| 軟啟動時間 | VOUT = 90% | 260 | μs | ||
| 使能閾值 | 0.5 | 0.8 | 1.2 | V | |
| 使能輸入電流 | 0.1 | 2 | μA | ||
| 過溫關斷 | 160 | °C | |||
| 過溫關斷遲滯 | 40 | °C |
五、功能描述
VIN
VIN 為開關模式調節器的內部 MOSFET 提供電源，并用于電流限制檢測。其工作范圍為 2.7V 至 5.5V，建議使用額定電壓至少為 6.3V 的輸入電容。由于開關速度高，需要在 VIN 和功率地（PGND）引腳附近放置至少 2.2μF 的旁路電容。對于大多數應用，推薦使用 TDK C1608X5R0J475K（0603 尺寸，4.7μF 陶瓷電容）。
AVIN
模擬 VIN（AVIN）為模擬電源電路提供電源，AVIN 和 VIN 必須連接在一起。在布局時要注意減少 VIN 產生的高頻開關噪聲對 AVIN 的影響，建議在 AVIN 附近放置 0.01μF 的旁路電容。
EN1/EN2
使能引腳（EN1 和 EN2）分別控制輸出 1 和輸出 2 的開關狀態。邏輯高電平激活輸出電壓，邏輯低電平關閉輸出。MIC23250 內置軟啟動電路，可減少浪涌電流，防止啟動時輸出電壓過沖。
SW1/SW2
開關引腳（SW1 或 SW2）直接連接到電感（L1 或 L2）的一端，在開關周期內提供電流路徑。電感的另一端連接到負載和 SNS 引腳。由于該引腳開關速度高，開關節點應遠離敏感節點布線。
SNS1/SNS2
SNS 引腳（SNS1 或 SNS2）連接到設備輸出，為控制電路提供反饋。每個輸出應并聯至少 2.2μF 的旁路電容，推薦使用 TDK C1608X5R0J475K 電容。為減少寄生電感，輸出旁路電容應盡量靠近電感放置，SNS 連接應靠近輸出旁路電容。
PGND
功率地（PGND）是 PWM 模式下大電流的接地路徑，其電流回路應盡可能小，并與模擬地（AGND）回路分開。
AGND
信號地（AGND）是偏置和控制電路的接地路徑，其電流回路應與功率地（PGND）回路分開。
FB1/FB2（僅可調輸出）
反饋引腳（FB1/FB2）僅在 MIC23250 - AAYMT 設備上存在，可通過外部電阻網絡設置調節后的輸出電壓。內部參考電壓為 0.72V，推薦的 RBOTTOM 值在 442kΩ 的 10% 范圍內。輸出電壓計算公式為：(V{OUT } = 0.72V(frac{R{TOP }}{R_{BOTTOM }} + 1))
六、應用信息
輸入電容
應在 VIN 引腳和 PGND 引腳附近放置至少 2.2μF 的陶瓷電容用于旁路。考慮到性能、尺寸和成本，推薦使用 TDK C1608X5R0J475K（0603 尺寸，4.7μF 陶瓷電容）。輸入電容建議采用 X5R 或 X7R 溫度等級，Y5V 溫度等級的電容在高溫下會損失大部分電容，且在高頻下會呈現電阻性，影響高頻噪聲濾波能力。
輸出電容
MIC23250 設計使用 2.2μF 或更大的陶瓷輸出電容。增加輸出電容可降低輸出紋波，改善負載瞬態響應，但可能會增加解決方案的尺寸或成本。推薦使用低等效串聯電阻（ESR）的陶瓷輸出電容，如 TDK C1608X5R0J475K。建議選擇 X7R 或 X5R 溫度等級的電容，Y5V 和 Z5U 溫度等級的電容在溫度變化時電容值變化大，且在高頻下會呈現電阻性。
電感選擇
電感選擇取決于以下因素（不一定按重要性排序）：
- 電感值：MIC23250 設計使用的電感范圍為 0.47μH 至 4.7μH，通常推薦 1μH 電感以平衡瞬態響應、效率和輸出紋波。若需要更快的瞬態響應，可使用 0.47μH 電感；若需要更低的輸出紋波，推薦 4.7μH 電感。
- 額定電流值：電感的最大電流額定值通常有允許直流電流和飽和電流兩種表示方法。要確保所選電感能處理最大工作電流，當指定飽和電流時，要保證有足夠的余量，避免電感峰值電流導致飽和。峰值電流計算公式為：(I{PEAK} = [I{OUT} + V{OUT}(frac{1 - V{OUT} / V_{IN}}{2 × f × L})])
- 尺寸要求：電感尺寸取決于應用需求。
- 直流電阻（DCR）：DCR 與尺寸成反比，但會導致顯著的效率損失。
補償
MIC23250 在搭配 0.47μH 至 4.7μH 電感和至少 2.2μF 陶瓷（X5R）輸出電容時能保持穩定。對于可調的 MIC23250，總反饋電阻應保持在 1MΩ 左右，以減少反饋電阻網絡的電流損耗，提高效率。必須使用 120pF 的前饋電容（CFF）與外部反饋電阻配合，以減少大多數電路板布局中固有的寄生電容影響。
效率考慮
效率定義為有用輸出功率與供電功率之比，計算公式為：(Efficiency % = (frac{V{OUT} × I{OUT}}{V_{IN} × I
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