MP1482 降壓電路

1、1The Future of Analog Technology MP1482設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指南指南The Future of Analog Technology2目錄1.特 性以及原理 介 紹2.測(cè) 試 數(shù) 據(jù)3.應(yīng)用設(shè)計(jì)指南4.LAYOUT 以及熱計(jì)算5.常見問題以及解決方案The Future of Analog Technology3基本特性基本特性2A輸出電流，3.4A最大限流點(diǎn)輸入電壓范圍: 4.75-18V最高效率93%340KHZ開關(guān)頻率同步整流保護(hù)及其他功能軟啟動(dòng)逐周過流保護(hù),短路保護(hù)過熱保護(hù)SO8封裝The Future of Analog Technology4原理框圖The

2、Future of Analog Technology5原理概述 MP1482是一款內(nèi)置兩顆MOS管的同步整流降壓DC-DC,并且屬于電流型的控制方式.基本思路是:反饋電壓跟參考電壓比較后得到COMP端電壓,COMP端電壓決定了上管峰值電流以及占空比,而占空比變化控制輸出電壓變化,從而達(dá)到負(fù)反饋控制目的.The Future of Analog Technology6啟動(dòng)原理啟動(dòng)時(shí)候由于反饋電壓剛開始會(huì)低于0.3v,所以系統(tǒng)進(jìn)入100KHZ工作模式.而應(yīng)用軟啟動(dòng)時(shí)候,內(nèi)部的電流源給軟啟動(dòng)電容充電,當(dāng)SS腳電壓到0.923v時(shí),軟啟動(dòng)結(jié)束The Future of Analog Technolo

3、gy7過流保護(hù)和短路保護(hù)MP1482在每個(gè)周期都對(duì)上下管電流進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)輸出對(duì)地短路時(shí)，上管限流電阻所采樣的電壓達(dá)到所設(shè)定的限流點(diǎn)(典型值3.4A),芯片工作頻率變成100khz,并且COMP PIN被鉗位,芯片以最小占空比模式運(yùn)行.8測(cè) 試 數(shù) 據(jù)The Future of Analog Technology9效率測(cè)試E fficiency vs. Output C urrent (V o=3.3V )405060708090100012Iout(A)Efficiency(%)V in= 12VV in= 23VV in= 5VThe Future of Analog Technology1

4、0啟動(dòng)波形CH1: VoCH2: Vsw CH3: VenCH4: I_inductorVin=12V, Vo=3.3V, Io=2A The Future of Analog Technology11關(guān)斷波形CH1: VoCH2: Vsw CH3: VenCH4: I_inductorVin=12V, Vo=3.3V, Io=2A The Future of Analog Technology12動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試條件測(cè)試條件: Vin=12V, Vo=3.3V, Io=12A, 斜率斜率1.6A/us The Future of Analog Technology13短路保護(hù)VoVswIL測(cè)試條

5、件測(cè)試條件: Vin=12V, Vo=3.3V, Io=0A短路時(shí)進(jìn)入降頻模式短路時(shí)進(jìn)入降頻模式, ,以最小占空比導(dǎo)通。以最小占空比導(dǎo)通。CH1: Vo CH2: VswCH4: IinductorThe Future of Analog Technology14短路恢復(fù)測(cè)試條件測(cè)試條件: Vin=12V, Vo=3.3V, Io=0A備注備注: :加上前饋電容可以減少輸出過沖加上前饋電容可以減少輸出過沖CH1: Vo CH2: VswCH4: Iinductor15應(yīng)用 設(shè) 計(jì)指南The Future of Analog Technology16應(yīng)用電路The Future of Analo

6、g Technology17輸出電壓設(shè)定n根據(jù)輸出電壓公式Vo=0.92v*(1+R1/R2)可以得到輸出電壓值n反饋電阻精度要高n最低電壓可以低到0.92v,故適合1v或者1.2v的核心電壓供電The Future of Analog Technology18電流計(jì)算當(dāng)電感的平均電流等于輸出電流電感紋波電流輸出電容紋波電流等于電感紋波電流電感峰值電流為Iout+IL/2fLVinVoutVVIOUTINL)(The Future of Analog Technology19電感選擇感量選擇感量選擇感量根據(jù)紋波電流來計(jì)算)VV1(fIVLINOUTSOUTOUT = 20% 30% 飽和電流飽

7、和電流電感峰值電流飽和電流通常為電感峰值電流的1.25-1.5倍。2/LoutPEAKIII磁心材料磁心材料MP2107的開關(guān)頻率為1.5MHz，因此可選用鐵氧體磁心材料。The Future of Analog Technology20輸出電容選擇(1)輸出紋波V為VcOUT, VESR, VESL的矢量和。SOUTOUTCfC8IVOUTOUTESRESRIRVDIfLVOUTSESLESLThe Future of Analog Technology21輸出電容選擇(2)A. 如果用電解電容，有很大的容量(500kHz)，輸出電壓紋波主要由ESR引起。要降低紋波，主要是要減小ESR。OU

8、TOUTESRIVR當(dāng)ESR選定后，容量就可以確定：SESROUTfR210CB. 如果用陶瓷電容，ESR很低，輸出電壓紋波主要由COUT引起。SOUTOUTOUTfVIC8ESR和容量選擇The Future of Analog Technology22輸出電容選擇(3)RMS電流Cout能承受的RMS電流為：32IIOUTRMS,COUT耐壓選擇對(duì)于電解電容和陶瓷電容，耐壓應(yīng)為1.5倍輸出電壓；對(duì)于鉭電容，耐壓應(yīng)為2倍輸出電壓The Future of Analog Technology23輸入電容選擇對(duì)于MP1482而言，建議使用X5R或X7R陶瓷電容作為輸入電容。如果用電解電容,必須并

9、上104或者105的瓷片電容容值選取輸入電容在開關(guān)頻率點(diǎn)的阻抗應(yīng)該遠(yuǎn)小于電源阻抗，以減少開關(guān)對(duì)電源的干擾。對(duì)于MP1482，容值建議選10uF以上。而使用電解電容,推薦容值220uF以上The Future of Analog Technology24補(bǔ)償電路參數(shù)選擇nR3的大小跟帶寬成正比,而帶寬一般選擇在開關(guān)頻率的十分之一或者更小;而帶寬太大則會(huì)影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性,表現(xiàn)在開關(guān)波形不穩(wěn)等;而太小則動(dòng)態(tài)特性變差,過充變大n而當(dāng)R3確定后,需確定C3的值,R3,C3共同決定了系統(tǒng)的相位裕量.n而C6是為了消除高ESR電容對(duì)系統(tǒng)帶來的影響,特別是高頻部分的影響.當(dāng)輸出電容的ESR相對(duì)較大時(shí),可以加

10、上C6消除其影響nR3,C3以及C6的計(jì)算公式在規(guī)格書第八頁有詳細(xì)介紹n特別需要注意的是當(dāng)占空比很小的時(shí)候,比如輸出1v或者1.2v時(shí)候,推薦把C3加大到10nf使得系統(tǒng)更穩(wěn)定25LAYOUT 以及熱計(jì)算基本原則:高dv/dt的線要短,粗;高di/dt的面積要小;地平面要大The Future of Analog Technology26LAYOUT指南nSW腳出來的線要短,粗,即電感要靠近3腳,BST電容要靠近1,3腳n輸入電容要靠近2腳n輸入電容,芯片地形成的環(huán)路要小,并且和電感,輸出電容形成的環(huán)路也要小.簡(jiǎn)單來講就是輸入地,芯片地以及輸出地要盡量靠近n反饋電阻要靠近Fb腳,并且遠(yuǎn)離SW信

11、號(hào),否則容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定.并且取樣需要從輸出電容取The Future of Analog Technology27功率損失計(jì)算對(duì)于同步降壓芯片來說，功率損耗包括上管導(dǎo)通損耗PD_UP_CON，上管開關(guān)損耗PD_UP_SW，下管導(dǎo)通損耗PD_DW_CON，下管開關(guān)損耗PD_DW_SW, 電感導(dǎo)通損耗PD_L_CON, 電感鐵損耗PD_L_CORE。PD_UP_CON=Io2*Rdson*D, 其中D為占空比, Rdson為上MOS導(dǎo)通阻抗PD_UP_SW=1/4*Fs*Vin*Iout*(Ton+Toff), 其中Ton和Toff分別為上MOS開通和關(guān)斷邊沿時(shí)間.PD_DW_CON=Io2*

12、Rdson_syn*(1-D), 其中Rdson_syn為同步MOS導(dǎo)通阻抗PD_DW_SW=1/4*Fs*Vin*Iout*(Ton_syn+Toff_syn) , 其中Ton_syn和Toff_syn分別為同步MOS開通和關(guān)斷邊沿時(shí)間.PD_L_CON=Io2*Rldc, Rldc為電感直流阻抗PD_L_CORE=WperV*VolThe Future of Analog Technology28溫升計(jì)算Tj=Ta+PD*TjaTj為節(jié)點(diǎn)溫度，Ta為環(huán)境溫度，PD為在該器件上的功耗，Tja為熱阻芯片溫升計(jì)算29常見問題以及解決方案The Future of Analog Technolog

13、y30無電壓輸出DC/DC無輸出檢查EN和 Vin電壓是否正常？(輸入電壓應(yīng)該在4.75V到18V之間，EN應(yīng)該在1.6V到6V之間)輸出是否短路？(如果短路可以從SW檢測(cè)到100khz頻率的波形)聯(lián)系 MPS(在SW端未檢測(cè)到正常的方波脈沖)YN如果如果MP1482沒有輸出，按下述流程進(jìn)行檢查。沒有輸出，按下述流程進(jìn)行檢查。The Future of Analog Technology311 Layout 引起的SW腳波形不正常,可以調(diào)整元器件位置,比如輸入電容的位置,BST電容,電感或者輸出電容位置,以及反饋網(wǎng)絡(luò)的位置,使其符合Layout指南里所提到的注意事項(xiàng)2 BST電容值是否正確3

14、電感是否飽和4 使用電解電容時(shí)候是否并上磁片電容4 補(bǔ)償參數(shù)是否正確The Future of Analog Technology32低電壓輸出軟啟動(dòng)問題1,如果不需要軟啟動(dòng)功能,可以去掉軟啟動(dòng)電容2,加大輸出電容或者減小電感量會(huì)有幫助3,推薦更改補(bǔ)償參數(shù),把電容從3.3nf加大到10nf根本原因是低占空比時(shí)相位裕量不夠引起啟動(dòng)不穩(wěn)定,故加大補(bǔ)償電容增加相位裕量The Future of Analog Technology33跟MP1410系列兼容問題1,由于MP1482跟1410系列反饋電壓不一樣,所以取替換1410系列時(shí)候必須注意更改反饋電阻值2,注意EN腳電路,1410系列EN懸空可以自

15、己?jiǎn)?dòng),1482必須上拉才可以The Future of Analog Technology34Q&AQ: 為什么輸出電壓和設(shè)定的電壓不一樣？為什么輸出電壓和設(shè)定的電壓不一樣？1. R1, R2是否為1%的容差范圍；2. 檢查R1和R2是否有開路或短路的狀況3. 檢查輸出是否短路了；4. 環(huán)路不穩(wěn)定引起反饋電壓不正常The Future of Analog Technology35Q&AQ: SW正常波形是怎樣的？正常波形是怎樣的？A: 正常的波形應(yīng)如右圖所示，是一個(gè)穩(wěn)定的PWM波形。當(dāng)負(fù)載在持續(xù)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，PWM邊沿產(chǎn)生抖動(dòng)也是正常的。The Future of Analog

16、 Technology36Q&AQ: 紋波在什么范圍內(nèi)合理？如何降低紋波紋波在什么范圍內(nèi)合理？如何降低紋波?A: 紋波計(jì)算可以參考輸出電容選擇(2)。對(duì)于穩(wěn)態(tài)負(fù)載：輸出電容用陶瓷電容，紋波如右上圖所示。如果測(cè)得輸出紋波如右下圖所示，則跟測(cè)量手段有關(guān)系，請(qǐng)采用接地環(huán)測(cè)試。對(duì)于動(dòng)態(tài)負(fù)載：紋波如動(dòng)態(tài)響應(yīng)所示要降低紋波，首先要確認(rèn)芯片是否工作在正常狀態(tài)（開關(guān)是否穩(wěn)定，layout是否引起紋波異常）。如果工作正常，降低穩(wěn)態(tài)紋波可以通過增大電感和電容量實(shí)現(xiàn)，降低動(dòng)態(tài)紋波，需要調(diào)整環(huán)路參數(shù)。SpikeThe Future of Analog Technology37Q&AQ: 什么是接地環(huán)？

17、為什么要用接地環(huán)？什么是接地環(huán)？為什么要用接地環(huán)？A: 如右所示示波器探頭的前端，塑料套管里就是接地環(huán)。在做接地環(huán)測(cè)試時(shí)，將塑料套管和接地夾拿掉，可用錫絲做一個(gè)地線套套在接地環(huán)上，地線套直接連在被測(cè)對(duì)象的地上，探頭接觸被測(cè)對(duì)象。用接地環(huán)的主要目的是減小測(cè)量環(huán)路面積，降低探頭對(duì)地阻抗以減小空間輻射在測(cè)量環(huán)路產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，而使測(cè)量更為準(zhǔn)確。塑料管套接地環(huán)The Future of Analog Technology38Q&AQ: 如何改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)？如何改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)？A: 因?yàn)镸P2107補(bǔ)償內(nèi)置，因此動(dòng)態(tài)響應(yīng)能夠調(diào)整的只有反饋電阻及電感。參考反饋電阻設(shè)計(jì)，減小R1可以提高帶寬，降低動(dòng)態(tài)紋波，另外電感的減小也會(huì)加快環(huán)路響應(yīng)速度。調(diào)整時(shí)需保證穩(wěn)定性The Future of Analog Technology39Q&AQ: 如何降低芯片如何降低芯片溫度？溫度？A A: 溫度高除了跟芯片本身和負(fù)載有關(guān)外，還可以跟以下幾個(gè)方面有關(guān)1 在芯片的SW到GND之間加一個(gè)0.5A（如B0540)的肖特基二極管，可以減小MOS死區(qū)時(shí)間的損耗。2 確定電感的選擇是否合適，不當(dāng)?shù)母辛浚柡碗娏鬟^低，都會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱過大3 BST電容是否有問題,劣質(zhì)BST電容容易引