MIC28511評(píng)估板：60V/3A同步降壓調(diào)節(jié)器的實(shí)用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。Micrel的MIC28511評(píng)估板為我們提供了一個(gè)強(qiáng)大的解決方案，它是一款60V/3A同步降壓調(diào)節(jié)器，在多種應(yīng)用場(chǎng)景中都能發(fā)揮出色的性能。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款評(píng)估板。

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一、MIC28511概述

MIC28511是一款具有獨(dú)特自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制架構(gòu)的同步降壓調(diào)節(jié)器，內(nèi)部集成了功率MOSFET。它的輸入電源范圍為4.6V至60V，能夠提供高達(dá)3A的輸出電流。輸出電壓可調(diào)節(jié)至最低0.8V，在0°C至85°C的溫度范圍內(nèi)，精度保證在±1%。該器件的開(kāi)關(guān)頻率可編程，范圍從200kHz到680kHz（標(biāo)稱(chēng)值）。

MIC28511有兩個(gè)版本，MIC28511 - 1采用HyperLight Load?架構(gòu)，在輕載時(shí)以脈沖跳躍模式工作，從中載到重載則以固定頻率CCM模式運(yùn)行；MIC28511 - 2采用Hyper Speed ControlTM架構(gòu)，在所有負(fù)載條件下都以固定頻率CCM模式工作。

二、評(píng)估板要求與注意事項(xiàng)

（一）要求

MIC28511評(píng)估板僅需要一個(gè)電流能力至少為5A的單電源。當(dāng)輸入電壓 (V_{IN}) 小于 +5.5V時(shí)，可以通過(guò)將VDD連接到VIN來(lái)繞過(guò)內(nèi)部LDO。

（二）注意事項(xiàng)

評(píng)估板沒(méi)有反極性保護(hù)，將負(fù)電壓施加到VIN和GND端子會(huì)損壞器件。評(píng)估板的最大 (V_{IN}) 額定值為60V，超過(guò)60V也會(huì)損壞器件。

三、評(píng)估板使用步驟

（一）連接VIN電源

將電源連接到VIN和GND端子，要特別注意極性和電源范圍（4.6V < (V{IN}) < 60V）。使用電流表監(jiān)測(cè) (I{IN}) ，使用電壓表監(jiān)測(cè)VIN和GND端子的輸入電壓。在步驟4之前不要施加電源。

（二）連接負(fù)載并監(jiān)測(cè)輸入

將負(fù)載連接到VOUT和GND端子，負(fù)載可以是無(wú)源或有源電子負(fù)載。可以在VOUT端子和負(fù)載之間放置一個(gè)電流表來(lái)監(jiān)測(cè)輸出電流，并確保在VOUT端子監(jiān)測(cè)輸出電壓。

（三）啟用輸入

EN端子有一個(gè)板載100kΩ上拉電阻（R16）連接到VIN，當(dāng)PVDD超過(guò)其欠壓鎖定（UVLO）閾值時(shí)，輸出可以開(kāi)啟。評(píng)估板上提供了一個(gè)EN（J16）連接器，方便使用啟用功能。通過(guò)在EN端子施加外部邏輯信號(hào)將其拉低，或者使用跳線將EN端子短路到GND端子，可以禁用MIC28511評(píng)估板。

（四）施加電源

施加 (V_{IN}) 并驗(yàn)證輸出電壓是否調(diào)節(jié)到設(shè)定值。

四、評(píng)估板參數(shù)與設(shè)置

（一）基本參數(shù)

• 輸入范圍：4.6V至60V
• 輸出范圍：在3A時(shí)為0.8V至 (0.85V × V_{IN})
• 開(kāi)關(guān)頻率：300kHz（可在200kHz至680kHz之間調(diào)節(jié)）

（二）反饋電阻設(shè)置

• 當(dāng)跳線J11就位時(shí)，輸出電壓由反饋分壓器R1和R11確定為5.0V。
• 跳線J8將輸出電壓設(shè)置為3.3V。
• 當(dāng)跳線J7就位時(shí)，輸出電壓由修改R9來(lái)設(shè)置，公式為 (V{OUT}=V{REF} × (1 + frac{R1}{R9})) ，其中 (V_{REF}=0.8V) ，R1為10.0kΩ。
• 當(dāng)跳線J11、J8和J7都移除時(shí)，輸出調(diào)節(jié)在0.8V參考電壓。其他未列出的電壓可以通過(guò)安裝跳線J7并根據(jù)公式 (R9=frac{R1 × V{REF}}{V{OUT}-V_{REF}}) 修改R9來(lái)設(shè)置。
• 跳線J12短路反饋，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換器以開(kāi)環(huán)模式運(yùn)行并接近100%占空比。

（三）SW節(jié)點(diǎn)

使用測(cè)試點(diǎn)J1（ (V_{sw}) ）來(lái)監(jiān)測(cè)功率MOSFET的開(kāi)關(guān)波形。

（四）電流限制

MIC28511使用 (R{DS(ON)}) 和從ILIM連接到SW節(jié)點(diǎn)的外部電阻來(lái)確定電流限制。在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，通過(guò)監(jiān)測(cè)低側(cè)MOSFET在關(guān)斷期間的電流來(lái)感測(cè)電感電流。感測(cè)到的電壓 (V{(ILIM)}) 在150ns的消隱時(shí)間后與功率地（PGND）進(jìn)行比較。通過(guò)這種方式，電阻R22上的壓降 (V_{CL}) 與底部FET上的壓降進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生短路電流限制。連接在ILIM引腳和PGND之間的小電容（C18）用于過(guò)濾關(guān)斷期間開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的振鈴，以便進(jìn)行更好的短路限制測(cè)量。R22和C18產(chǎn)生的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于最小關(guān)斷時(shí)間。

短路電流限制可以通過(guò)公式 (R22=frac{(I{CLIM}-Delta I{L(PP)} × 0.5) × R{DS(ON)}+V{CL}}{I{CL}}) 進(jìn)行編程。其中， (I{CLIM}) 是期望的電流限制， (R{DS(ON)}) 是低側(cè)功率MOSFET的導(dǎo)通電阻（典型值為28mΩ）， (V{CL}) 是電流限制閾值（典型絕對(duì)值為14mV）， (I{CL}) 是電流限制源電流（典型值為70μA）， (Delta I{L(PP)}) 是電感電流峰 - 峰值。電感電流峰 - 峰值的計(jì)算公式為 (Delta I{L(PP)}=frac{V{OUT} × (V{IN(MAX)}-V{OUT})}{V{IN(MAX)} × f{SW} × L}) 。

在硬短路情況下，短路電流限制閾值 (V{CL}) 減半至短路閾值，這樣可以在輸出端實(shí)現(xiàn)無(wú)限期硬短路而不會(huì)產(chǎn)生破壞性影響。需要確保軟啟動(dòng)期間用于對(duì)輸出電容充電的電感電流低于折返短路水平，否則電源可能在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入打嗝模式并鎖定。這一點(diǎn)也需要在工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證。由于MOSFET的 (R{DS(ON)}) 隨溫度變化30%至40%，建議在公式中對(duì) (I_{CL}) 增加50%的余量，以避免因MOSFET結(jié)溫升高而導(dǎo)致的誤電流限制。

（五）開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置

MIC28511的開(kāi)關(guān)頻率可以通過(guò)改變電阻R17的值來(lái)調(diào)整。頂部電阻（R19）設(shè)置為100kΩ，連接在VIN和FREQ之間。R17從FREQ輸入連接到PGND，根據(jù)公式 (f_{SWADJ}=f{0} × frac{R17}{R19+R17}) 設(shè)置開(kāi)關(guān)頻率，其中 (f_{0}) 是R17開(kāi)路時(shí)的開(kāi)關(guān)頻率。為了更精確的設(shè)置，建議參考相關(guān)圖表。

五、評(píng)估板物料清單

評(píng)估板的物料清單包含了各種電容、電阻、二極管、連接器、電感和芯片等元件，每個(gè)元件都有其特定的規(guī)格和用途。例如，電容C1是33μF/100V 20%的徑向鋁電解電容，電感L1是6.8μH、10.7A飽和電流的電感，芯片U1是MIC28511 - 1YFL 60V/3A同步降壓調(diào)節(jié)器。

六、總結(jié)

MIC28511評(píng)估板為電子工程師提供了一個(gè)方便、實(shí)用的平臺(tái)，用于測(cè)試和評(píng)估60V/3A同步降壓調(diào)節(jié)器的性能。通過(guò)合理設(shè)置反饋電阻、電流限制和開(kāi)關(guān)頻率等參數(shù)，可以滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在使用過(guò)程中，一定要注意評(píng)估板的要求和注意事項(xiàng)，確保安全可靠地運(yùn)行。大家在實(shí)際應(yīng)用中有沒(méi)有遇到過(guò)類(lèi)似電源管理芯片的使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。