探索IRNBPS1：为移动处理器电源设计带来新突破

在移动处理器电源设计领域，效率和性能是永恒的追求。今天，我们来深入了解一下国际整流器公司（International Rectifier）推出的IRNBPS1移动奔腾II电源评估板，看看它如何助力电源设计工程师实现高效、稳定的电源解决方案。

文件下载：IRNBPS1.pdf

1. 评估板概述

IRNBPS1评估板为电源设计工程师提供了一种便捷的方式，用于评估DC/DC转换器中功率MOSFET在为下一代移动处理器供电时的性能。它采用了300kHz的同步降压调节器拓扑结构，通过DAC可选择输出电压，方便对现有和未来的移动处理器在不同电压下进行评估。

2. 关键特性

2.1 高效性能

该评估板在10V输入时可实现90%的峰值效率，这一出色的效率表现得益于专门为该应用设计的30V低阈值SO - 8 IRF7805和IRF7807 HEXFET MOSFET。这两款MOSFET通过降低导通电阻 (R_{DS(on)}) 和栅极电荷，有效提高了电路效率，并且在工作范围内针对开关和传导损耗进行了优化。

2.2 灵活的输入输出

• 输入电压范围：能够接受10V至24V的输入电压，适应不同的电源环境。
• 输出电压：输出电压在1.25V至2.00V之间可通过数字方式选择，满足不同移动处理器的供电需求。
• 输出电流：最大可提供7A的连续输出电流，为处理器提供稳定的功率支持。

2.3 全面的性能表征

评估板提供了完整的效率和热性能表征，有助于工程师在设计过程中快速验证和优化电路，减少测试和验证时间。

3. 技术规格

3.1 绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
输入电压	-	30.0	V
数字I/O	-0.3	+6.0	V
连续输出电流	-	8.5	A

3.2 典型效率

参数	(V_{in} = 10V)	(V_{in} = 14V)	(V_{in} = 24V)	单位
(η{peak})，(V{out} = 1.6V)，固定PWM	90	88.5	83.5	%
(η) @ (I{out} = 5.6A)，(V{out} = 1.6V)，固定PWM	86.8	85.8	82	%

3.3 电气输入规格

参数	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压	10	14	24	V
输入电流	-	0.64	2.0	A

3.4 功率输出规格

参数	最小值	典型值	最大值	单位
电压范围	1.25	1.60	2.0	V
输出电流	0	5.6	7.0	A
电压调节率	-	0.20	1	%

3.5 数字输入/输出规格

信号	输入/输出	条件/描述
PGD, ON/OFF, DO - D3, SKIP, SYNC	输入	逻辑

3.6 输出故障保护

参数	最小值	典型值	最大值	单位
过电压	+4	+7	+10	%
过电流	8	10	12	A
欠电压	60	70	80	%

4. 电路描述

4.1 输出电压调节

IRNBPS1评估板通过MAX5480乘法数模转换器（DAC）实现输出电压在1.25V至2V之间的数字调节。具体的DAC代码可参考文档中的表2。

4.2 功率MOSFET

IRF7805和IRF7807 HEXFET功率MOSFET以及MAX1636控制IC的额定电压为30V，但由于其他组件的额定值和最小占空比限制，设计套件的工作范围限制在24V。这些功率MOSFET在 (V{in}=14V)、(V{out} =1.6V) 和 (I{out} =5.6A) 的条件下具有最佳效率，输入电压范围为10V - 24V，最大输出电流 (I{outmax} =7A) ，适用于典型的4节锂离子电池工作条件。所有组件均针对300kHz的开关频率进行了选择。

4.3 MAX1636控制IC

MAX1636控制IC具有内部线性稳压器，可从电源的输入电压为自身的VCC供电。如果有5V总线或电源可用，建议使用“可选+5V”输入，而不是内部线性稳压器，这样可以降低栅极驱动功率损耗并提高效率。具体操作是断开引脚13与焊盘的连接或切断走线，连接跳线JU6，然后将+5V电源连接到连接器引脚A4、A5、B4或+5V测试点。

5. 跳线说明

评估板上的跳线用于设置不同的工作模式，以下是各跳线的功能：

5.1 JU1

分流位置	MAX1636增益引脚	工作模式
引脚1, 2	REF	0.5%交流调节
引脚3, 4	VCC	1%交流调节
OFF（推荐）	GND	2%交流调节

5.2 JU2

分流位置	MAX1636 SKIP引脚	工作模式
OFF	GND	空闲模式，脉冲跳过操作，实现最高轻载效率
ON	VCC	低噪声模式，固定频率PWM操作

5.3 JU3

分流位置	MAX1636 SYNC引脚	频率（kHz）
OFF	VCC	300
ON	GND	200

5.4 JU4

分流位置	MAX1636 OVP引脚	过电压保护
OFF	VCC	启用
ON	GND	禁用

5.5 JU5

分流位置	MAX1636 SHDN引脚	MAX1636输出
ON	GND	关机模式，(V_{out} = 0V)
OFF	VIN	启用

6. 故障保护

MAX1636包含一个锁存故障保护电路，当输出过电压、欠电压（或触发热关断）时，该电路会禁用IC。一旦禁用，电源不会尝试重新启动，直到输入电源循环或SHDN（JU5）循环。过载、输出过电压（如更改DAC代码设置时可能发生）或触摸敏感补偿或反馈节点都可能触发故障条件。

7. 静态性能

7.1 效率

在移动CPU转换器中，高效率是关键。得益于专门设计的IRF7805和IRF7807 MOSFET，在 (V_{out} = 1.6V) 时，从低负载到满载的效率都能保持较高水平。如果在电压模式方案中消除感测电阻，效率还可以进一步提高。此外，将输出电压提高到1.8V（如现有CPU电压轨）时，效率也会增加。

7.2 最大结温

对Q1和Q2结温的测量表明，在环境温度为25°C甚至静止空气中，它们的结温仍然较低。在50°C的环境下运行，组件温度仍有足够的余量。

总结

IRNBPS1评估板为电源设计工程师提供了一个全面、高效的平台，用于评估和设计移动处理器的电源解决方案。其出色的效率、灵活的输入输出和完善的故障保护机制，使其成为移动电源设计的理想选择。各位工程师在实际应用中，不妨充分利用评估板提供的各种特性和功能，优化电路设计，实现更高效、稳定的电源供应。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。