国际整流器IRDCiP2021C - 1参考设计解析

一、概述

国际整流器（International Rectifier）推出的IRDCiP2021C - 1参考设计，是一款500kHz、40A单输出双相同步降压转换器，采用了iP2021C和IR3623M。在环境温度45ºC且气流为200LFM的条件下，无需散热器就能持续输出40A电流。文档中的图4 - 图16提供了性能图表、热成像图和波形，图1 - 图3则为工程师实现IR3623 + iP2021C解决方案提供了设计参考。

文件下载：IRDCIP2021C-1.pdf

二、推荐工作条件

输入电压

8.5V - 14.5V，设计时输入电压设定为12V（±10%）。

输出电压

0.8 - 5V，默认设置为1.2V，可通过改变R11和R15的值进行调整，公式为[R 11=R 15=(10 k * 0.8) /(VOUT - 0.8)]。

开关频率

500kHz（±15%），可通过改变R26的值进行调整，具体关系见图4。

输出电流

在环境温度45ºC且气流为200LFM的条件下，无需散热器就能持续输出40A电流。

三、演示板快速入门指南

初始设置

• 输出电压：默认VOUT为1.2V，可按上述公式调整。
• 开关频率：默认500kHz，通过改变R26调整。

上电步骤

1. 在VIN和PGND之间施加输入电压。
2. 在VOUT焊盘和PGND焊盘之间施加负载。
3. 将SEQ（SW1）和EN（SW2）开关拨到ON位置。
4. 根据需求调整负载。

四、演示板原理图及物料清单

原理图

原理图展示了各个元件的连接方式，包括电容、电阻、电感、开关、测试点等元件的布局和连接，为电路设计提供了直观的参考。

物料清单

包含了各种元件的详细信息，如电容、电感、电阻、开关、测试点和集成电路等。例如，电容有不同的类型（X7R、X5R、NPO等）、容值和耐压值；电阻有不同的阻值和功率；电感有特定的感值和电流承载能力。这些元件的选择是基于特定的设计要求和性能指标。

五、测试点和连接器说明

跳线

• SW1（EN）：板启用开关，向上为ON，Vin引脚顶部断开；向下为OFF。
• SW2（SEQ）：顺序开关，向上为OFF，向下为ON，Vin引脚顶部连接。

测试点和连接器

详细列出了各个测试点的名称、引脚名称和描述，可用于监测输入电压、输出电压、开关节点、使能信号、PWM信号、误差放大器输出等参数，方便工程师进行电路调试和性能测试。

效率测量测试点

明确了用于测量效率的测试点，可通过测量这些点的电压来计算通道1和通道2的输入和输出功率，从而评估电路的效率。

六、测试结果

开关频率与R2关系

图4展示了开关频率与R2的关系，这有助于工程师根据实际需求调整开关频率。

上电和掉电序列

图5和图6分别展示了上电和掉电序列的波形，可观察到EN、SS1和VOUT的变化情况。

打嗝模式过流保护

图7和图8展示了打嗝模式过流保护的波形，当出现过流情况时，电路会进入打嗝模式，保护电路安全。

死区时间和开关节点振铃

图9展示了死区时间和开关节点的振铃情况，这对于优化开关性能和减少电磁干扰非常重要。

输出电压直流纹波

图10 - 图11展示了不同负载电流下的输出电压直流纹波情况，可评估电路的稳压性能。

负载瞬态响应

图12展示了负载瞬态响应的波形，可观察到电路在负载变化时的响应速度和稳定性。

波特图

图13展示了波特图，可分析电路的频率响应特性，确定电路的带宽和相位裕度。

电流共享精度

通过测量不同电流下两个电感的直流电压，测试了电流共享的精度，结果表明在不同负载电流下，两个电感的电压差异较小，电流共享效果较好。

功率损耗和效率

图14和图15分别展示了功率损耗和效率与负载电流的关系，可评估电路的能量转换效率。

热成像图

图16展示了在特定条件下的热成像图，可观察到电路中各个元件的温度分布情况，评估电路的散热性能。

七、应用笔记参考

文档还提供了一些应用笔记的参考，如AN - 1043、AN - 1028、AN - 1030和AN - 1047，这些笔记为工程师在实现iPOWIR技术产品时提供了详细的指导和建议。

在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，对电路进行优化和调整。你是否在设计类似的降压转换器时遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和疑问。