MIC28304評估板：70V 3A電源模塊的全面解析

在電子設計領域，電源模塊的性能和穩定性至關重要。今天，我們就來深入探討一下Micrel的MIC28304評估板，這是一款70V 3A的電源模塊，具有獨特的控制架構和豐富的特性。

文件下載：MIC28304-1-12V-EV.pdf

一、產品概述

1.1 模塊特性

MIC28304是一款同步降壓調節器模塊，采用了獨特的自適應導通時間控制架構。它將DC - DC控制器、功率MOSFET、自舉二極管、自舉電容和電感集成在一個封裝中。其輸入電源范圍為4.5V至70V，可提供高達3A的輸出電流，輸出電壓可調節至低至0.8V，精度保證在±1%。此外，該器件的開關頻率可在200kHz至600kHz之間編程。

1.2 不同型號架構

• MIC28304 - 1采用HyperLight Load?架構，輕載時可工作在脈沖跳躍模式，中載到重載時工作在固定頻率CCM模式。
• MIC28304 - 2采用Hyper Speed Control?架構，在所有負載條件下均工作在固定頻率CCM模式。

1.3 評估板基本參數

• 輸入：7V至70V
• 輸出：0.8V至5V，3A（需參考典型特性部分的溫度曲線）
• 開關頻率：600kHz（可在200kHz至600kHz之間調節）

二、使用要求與注意事項

2.1 使用要求

MIC28304 - 1和MIC28304 - 2評估板僅需一個電流能力至少為10A的單電源。由于MIC28304具有內部PVDD LDO，因此無需外部線性穩壓器為IC的內部偏置供電。在(VIN < +5.5V)的應用中，應將PVDD連接到VIN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。

2.2 注意事項

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器件。板的最大VIN額定值為70V，超過70V可能會損壞器件。

三、上手步驟

3.1 VIN供電

將電源連接到VIN和GND端子，注意極性和電源范圍（(7V < VIN < 70V)）。使用電流表監測IIN，使用電壓表監測VIN和GND端子的輸入電壓。在步驟4之前不要施加電源。

3.2 連接負載并監測輸出

將負載連接到VOUT和GND端子，負載可以是無源（電阻性）或有源（如電子負載）類型。可以在VOUT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。

3.3 啟用輸入

EN引腳有一個100kΩ的上拉電阻（R16）連接到VIN，當PVDD超過其UVLO閾值時，輸出可以開啟。評估板上提供了一個EN連接器，方便用戶使用使能功能。在EN引腳上施加外部邏輯信號將其拉低，或使用跳線將EN引腳短接到GND，將關閉MIC28304評估板的輸出。

3.4 開啟電源

開啟VIN電源，驗證輸出電壓是否調節到5V。

四、關鍵特性解析

4.1 反饋電阻

評估板的輸出電壓預設為5.0V，由反饋分壓器決定： [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 1}{R{BOTTOM }}right)] 其中(V{REF}=0.8V)，(R{BOTTOM })是R10或R11之一，對應3.3V、5V。將(R{BOTTOM })開路可得到0.8V的輸出電壓。其他未列出的電壓可以根據以下公式修改(R{BOTTOM })的值來設置： [R{BOTTOM }=frac{R 1 × V{REF }}{V{OUT }-V_{REF }}] 由于輸出電容的額定電壓為6.3V，輸出電壓不應設置超過5V。對于更高的輸出電壓，可參考訂購信息表。

4.2 SW節點

測試點J1（VSW）用于監測開關波形，這是轉換器最關鍵的波形之一。

4.3 電流限制

MIC28304使用低端MOSFET的(R_{DS(ON)})和從ILIM引腳連接到SW節點的外部電阻來確定電流限制。在每個開關周期中，通過監測低端MOSFET在關斷期間的電流來感測電感電流。感測到的電壓V(ILIM)在150ns的消隱時間后與電源地（PGND）進行比較，從而比較電阻R15上的壓降（VCL）和底部FET上的壓降，以產生短路電流限制。連接在ILIM引腳和PGND之間的小電容（C6）用于過濾關斷期間開關節點的振鈴，以實現更好的短路限制測量。

短路電流限制可以通過以下公式編程： [R 15=frac{left(I{CLIM}-Delta I{L(PP)} × 0.5right) × R{DS(ON)}+V{CL}}{I{CL}}] 其中(ICLM)是期望的電流限制，(R{DS(ON)})是低端功率MOSFET的導通電阻（典型值為57mΩ），(VCL)是電流限制閾值（典型絕對值為14mV），(ICL)是電流限制源電流（典型值為80μA），(Delta I{L(PP)})是電感電流峰 - 峰值，可通過以下公式計算： [Delta I{L(PP)}=frac{V{OUT } timesleft(V{IN(max )}-V{OUT }right)}{V{IN(max )} × f_{sw } × L}] MIC28304模塊集成了4.7μH的電感，該電感的(RWINDING(DCR))典型值在45mΩ范圍內。在硬短路情況下，短路限制會降低，以允許輸出端進行無限期的硬短路而無任何破壞作用。同時，建議在上述公式中為(ICLIM)增加50%的余量，以避免由于MOSFET結溫升高而導致的誤電流限制。

4.4 環路增益測量

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

4.5 開關頻率設置

MIC28304的開關頻率可以通過改變電阻R19的值來調整。模塊內部有一個100kΩ的上拉電阻連接在VIN和FREQ引腳之間，因此R19的值決定了開關頻率。開關頻率還取決于VIN、(V{OUT })和負載條件，估計開關頻率的公式為： [f{SW _A D J}=f{O} × frac{R 19}{R 19+100 k Omega}] 其中(f{0})是R19開路時的開關頻率。為了更精確的設置，建議參考相關圖表。

五、典型特性

文檔中給出了MIC28304在不同輸入電壓、輸出電壓和負載條件下的效率曲線，以及熱降額曲線。這些曲線可以幫助工程師更好地了解模塊在不同工況下的性能，從而進行合理的設計和應用。

六、訂購信息

七、總結

MIC28304評估板是一款功能強大、性能穩定的電源模塊，適用于多種應用場景。通過對其特性、使用要求、操作步驟和關鍵參數的詳細了解，工程師可以更好地進行設計和調試，確保系統的穩定運行。在實際應用中，還需要根據具體需求進行合理的參數設置和優化，以充分發揮模塊的性能。你在使用類似電源模塊時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。