MIC2128评估板：高效电源转换的理想选择

在电源管理领域，一款性能出色的评估板对于电子工程师来说至关重要。Microchip的MIC2128评估板就是这样一款值得关注的产品，它为电源设计提供了强大的支持和丰富的功能。下面，我将详细介绍这款评估板的特点和使用方法。

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产品概述

评估板概述

MIC2128评估板是一款采用独特自适应导通时间控制架构的恒频同步降压控制器。它的输入电源范围为4.5V至75V，输出电压可调节至低至0.6V，且保证精度为±1%。其可编程开关频率范围为270kHz至800kHz，能够满足不同应用场景的需求。

评估板特点

1. 软启动时间选择：评估板具有软启动（SS）时间选择引脚，用户可以调整输出软启动时间，减少启动时来自电源的浪涌电流。
2. 辅助自举LDO：配备辅助自举低压差（LDO），通过从转换器输出提供内部偏置电源，提高了系统效率。同时，逻辑电平使能（EN）信号可用于启用或禁用控制器。
3. 预偏置输出启动：能够单调启动进入预偏置输出。
4. 电源良好信号：具有开漏电源良好信号（PG），当输出处于稳压状态时发出信号。
5. 轻载软启动模式：在轻载软启动期间以不连续导通模式运行。

评估板套件内容

评估板套件包含MIC2128评估板（ADM00770）和重要信息表。

安装与操作

系统和配置要求

MIC2128评估板仅需要一个具有至少10A电流能力的单电源。由于MIC2128具有内部(V{DD}) LDO，因此无需外部线性稳压器为IC的内部偏置供电。在(V{IN}<+5.5V)的应用中，应将(PVDD)连接到(V_{IN})以绕过内部线性稳压器。输出负载可以是无源负载或有源负载。需要注意的是，评估板没有反极性保护，在(VIN)和GND端子施加负电压可能会损坏设备，且(VIN)的最大额定值为75V，超过该值可能会损坏设备。

板卡设置

1. 连接电源：将电源连接到(VIN)和GND端子，注意极性和电源范围（7V < (V{IN}) < 75V）。使用电流表监测(I{IN})，使用电压表监测(VIN)和GND端子的输入电压。在步骤4之前不要通电。
2. 连接负载：将负载连接到(V{OUT})和GND端子。负载可以是无源（电阻性）或有源（电子）类型。可以在(V{OUT})端子和负载之间放置一个电流表来监测输出电流，并确保在(Vout)端子监测输出电压。
3. 启用输入：评估板上提供了一个EN连接器，用户可以轻松访问使能功能。在EN引脚施加外部逻辑信号将其拉低，或使用跳线将EN引脚短路到GND，将关闭MIC2128评估板的输出。
4. 开启电源：打开(VIN)电源，并验证输出电压是否稳定在5V。

电路描述

反馈电阻

评估板的输出电压预设为5V，由反馈分压器决定： [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 10}{R 11}right)] 其中(V{REF}=0.6V)。如果需要设置其他电压，可以根据以下公式修改R11的值： [R 11=frac{R 10 × V{REF}}{V{OUT}-V{REF }}] 需要注意的是，由于输出电容器的额定电压为6.3V，输出电压不应设置超过5V。对于高于5V的输出电压，应使用额定电压高于设定输出电压的输出电容器和(EXTV DD)引脚旁路电容器（C13）。

SW节点

测试点JU3（(V_{SW})）用于监测开关波形，这是转换器最关键的波形之一。

电流限制

评估板使用低侧MOSFET的(R{DS(ON)})来感应电感电流。在每个开关周期中，通过监测低侧MOSFET在开关周期的关断期间（此时低侧MOSFET导通）的电压来感应电感电流。内部96μA的电流源在外部电流限制设置电阻RCL上产生电压。 ILIM引脚电压（(V{ILIM})）是低侧MOSFET两端的电压与电阻（VCL）两端电压的差值。在150ns的消隐时间后，将感应电压(V{ILIM})与电源地（PGND）进行比较。如果低侧MOSFET两端的电压降绝对值大于电流设置电阻（(V{CL})）两端的电压绝对值，MIC2128将触发电流限制事件。连续八个电流限制事件将触发打嗝模式，该模式包括软启动，可减少开关场效应晶体管（FET）的应力，并保护负载和电源免受严重短路情况的影响。 短路电流限制可以通过以下公式编程： [R{7}=frac{left(I{CLIM}+Delta{PP} × 0.5right) × R{DSON}+V{CL}}{I{CL}}] 其中(I{CLIM})是所需的电流限制，(Delta{PP})是电感电流峰峰值，(R{DS(ON)})是低侧功率MOSFET的导通电阻，(V{CL})是电流限制阈值（最大值为+15mV），(I{CL})是电流限制源电流（典型值为96μA）。 由于MOSFET的(R{DS(ON)})随温度变化30%至40%，建议在上述公式中为(I{CL})增加30%的余量，以避免因MOSFET结温升高而导致的误电流限制。同时，建议将SW引脚直接连接到低侧MOSFET的漏极，以准确感应MOSFET的(R{DS(ON)})。

环路增益测量

电阻R14串联在调节器反馈路径中。通过将阻抗分析仪连接到电阻两端，并选择20Ω至50Ω之间的电阻值，可以测量控制环路增益。

设置开关频率

MIC2128评估板是一款可调频率的同步降压控制器，具有独特的自适应导通时间控制架构。通过改变由R2和R3组成的电阻分压器网络，可以将开关频率在270kHz至800kHz之间进行调整。 估计的开关频率可以通过以下公式计算： [f{SW}=f{0} × frac{R 3}{R 2+R 3}] 其中(f_{0})是当R2为100Ω且R3开路时的开关频率，通常为800kHz。为了更精确的设置，建议使用数据手册中的开关频率图。评估板设计针对300kHz的开关频率进行了优化，如果将开关频率编程到低端或高端，则需要对设计进行优化。

设置软启动时间

通过将电容器从SS连接到AGND，可以设置输出软启动时间。电容器的值可以使用以下公式计算： [C{19}=frac{I{SS} × t{SS}}{V{REF}}] 其中(C{19})是从SS引脚到AGND的电容器，(I{SS})是内部软启动电流（典型值为1.3μA），(t{SS})是输出软启动时间，(V{REF})是参考电压（0.6V）。

辅助自举LDO（EXTVDD）

评估板具有辅助自举LDO，通过从转换器输出电压为MIC2128内部电路提供偏置电源，提高了系统效率。当EXTVDD引脚的电压高于4.6V（典型值）时，该LDO启用，同时，从(V_{IN})运行的主LDO将被禁用，以降低功耗。如果调节器输出电压≥5V且≤12V，可以使用输出电压为MIC2128供电，这将提高系统效率。可以通过短路JU1跳线来使用输出电压作为EXTVDD。

附录

原理图和布局

附录A包含了MIC2128评估板的原理图和布局图，包括板卡原理图、顶层丝印层、顶层铜层、中间铜层1、中间铜层2、底层铜层和底层丝印层。

物料清单（BOM）

附录B列出了构建MIC2128评估板所需的零件，包括电容器、电阻器、电感器、MOSFET、连接器等。需要注意的是，物料清单中列出的组件是PCB组装的代表，实际制造中使用的发布BOM采用了所有符合RoHS标准的组件。

总结

MIC2128评估板是一款功能强大、性能出色的电源评估板，它为电子工程师提供了一个便捷的平台来测试和验证电源设计。通过对其特点和使用方法的了解，工程师们可以更好地利用这款评估板，优化电源设计，提高系统性能。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。