IRDCiP2021C - 2：500kHz、20A双输出同步降压转换器参考设计解析

在电子设计领域，电源模块的高效稳定是众多项目成功的关键。今天要和大家分享的是International Rectifier的IRDCiP2021C - 2参考设计，这是一款基于iP2021C和IR3623M的500kHz、20A双输出、180°异相同步降压转换器。

文件下载：IRDCIP2021C-2.pdf

一、设计概述

IRDCiP2021C - 2参考设计在环境温度45ºC、气流200LFM的条件下，每个通道能够提供20A的连续电流。文档中的图4 - 图22提供了性能图、热成像图和波形图，而图1 - 图3则为工程师实现IR3623 + iP2021C解决方案提供了设计参考。

该演示板上的元件是基于以下条件选择的：输入电压12V（±10%）、开关频率500kHz（±15%）、通道1输出电压1.5V、通道2输出电压2.5V。如果这些设定点有较大变化，可能需要优化控制环路和/或调整输入/输出滤波器的值，以满足用户的特定应用需求。更多信息可参考iP2021C和IR3623的数据手册。

二、推荐工作条件

输入电压

8.5V - 14.5V。

输出电压

0.8 - 5V。

开关频率

500kHz。

输出电流

在环境温度45ºC、气流200LFM且无散热片的情况下，每个通道能够提供20A的连续电流。

三、演示板快速启动指南

初始设置

• 通道1输出电压（VOUT1）：初始设置为1.5V，可通过改变R11和R15的值在0.8V - 5V之间调整，计算公式为[R11 = R 15=(10 k * 0.8) /( VOUTl - 0.8)]。
• 通道2输出电压（VOUT2）：初始设置为2.5V，可通过改变R12和R16的值在0.8V - 5V之间调整，计算公式为[R 12=R 16=(10 k * 0.8) /( VOUT2 - 0.8)]。
• 开关频率：设置为500kHz，可通过改变R26的值进行调整，R26与开关频率的关系见图4。

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. 将负载调整到所需水平。

四、物料清单

文档详细列出了演示板的物料清单，包括电容、电感、电阻、开关、测试点和集成电路等元件的型号、参数、数量和制造商等信息。例如，电容有多种类型和规格，如X7R、X5R、NPO等，电感采用铁氧体材质，电阻多为厚膜电阻。

五、测试点和连接器说明

跳线

• SW1（EN）：板启用开关（向上为关，向下为开），Vin引脚在顶部。
• SW2（SEQ）：顺序开关（向上为关，向下为开），Vin引脚在顶部。

测试点/连接器

文档列出了多个测试点和连接器，用于监测和测试电路的各项参数，如输入电压、输出电压、开关节点、使能信号、PWM信号等。

效率测量测试点

提供了用于效率测量的测试点，可测量通道1和通道2的输入和输出电压。

六、测试结果

开关频率与R26的关系

图4展示了开关频率与R26电阻值的关系，这对于调整开关频率非常重要。

功率序列

图5 - 图8分别展示了通道1和通道2的上电和下电序列，有助于了解电路在启动和关闭过程中的性能。

过流保护

图9和图10展示了打嗝模式过流保护的情况，这是电源模块重要的保护功能。

输出电压纹波

图11 - 图15展示了通道1和通道2的输出电压直流纹波情况，可评估输出电压的稳定性。

负载瞬态响应

图16和图17展示了通道1和通道2的负载瞬态响应，反映了电路在负载变化时的动态性能。

波特图

图18和图19展示了通道1和通道2的波特图，可用于分析电路的频率响应和稳定性。

功率损耗和效率

图20 - 图23展示了通道1和通道2的功率损耗和效率随负载电流的变化情况，有助于评估电路的能效。

热成像

图24展示了在特定条件下的热成像图，可了解电路的热分布情况。

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，这些笔记为实现iPOWIR技术产品提供了详细的指导和建议。

在实际应用中，大家可以根据自己的需求对该参考设计进行调整和优化。你在使用类似电源模块设计时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。