MIC23163/4 评估板：高效 2A 降压调节器评估利器

作为电子工程师，在设计电源电路时，选择合适的降压调节器并进行准确评估至关重要。今天就来和大家分享一款 Micrel 公司的 MIC23163/4 评估板，它能帮助我们对一款高性能的同步降压调节器进行全面评估。

文件下载：MIC23163YMT-EV.pdf

一、产品概述

MIC23163/4 评估板用于评估一款完全集成的 2A、4MHz 同步降压调节器。该调节器具有 HyperLight Load® 模式、Power Good 输出指示和可编程软启动等特性。它在整个输出电流范围内都具有很高的效率，采用 2mm x 2mm 的 DFN 封装，结合 4MHz 的开关频率，提供了一种紧凑的、高度低于 1mm 的解决方案，且仅需少量外部组件。此外，它还拥有最大 100% 的占空比和主动放电功能，能在苛刻条件下提供精确的输出电压调节，并能快速响应负载瞬变，输出电压纹波极小。

二、使用要求

1. 电源：需要一个 15W 的台式电源，电压可在 2.7V 至 5.5V 之间调节。
2. 负载：负载可以是有源（电子负载）或无源（电阻），且必须能够耗散 10W 的功率。
3. 测试设备：理想情况下，最好有示波器来观察电路波形。最简单的测试需要两个电压表来测量输入和输出电压；进行效率测量时，则需要两个电压表和两个电流表，以防止测量误差。

三、使用注意事项

该评估板没有输入反向保护功能，因此在连接输入电源时，要特别注意确保极性正确。

四、上手步骤

4.1 连接外部电源

在电源输出禁用的情况下，将其电压设置为所需的输入测试电压（2.7V ≤ (V{IN}) ≤ 5.5V）。可以在输入电源和 (V{IN}) (J4) 端子之间放置一个电流表，但要注意监测 (V_{IN}) (J4) 端子处的电源电压，因为电流表和/或电源线电阻可能会降低提供给设备的电压。

4.2 连接负载

将负载连接到 (V{OUT}) (J1) 和 GND (J2) 端子。负载可以是无源（电阻性）或有源（电子负载）。同样，可以在负载和输出端子之间放置一个电流表，并确保在 (V{OUT}) (J1) 端子处监测输出电压。

4.3 启用 MIC23163/4

评估板上有一个上拉电阻连接到 (V_{IN}) 。默认情况下，当输入电源电压 >2.7V 时，输出电压将被启用。若要禁用设备，可向 EN (J6) 端子施加低于 0.5V 的电压。

4.4 监测 Power Good

评估板提供了一个 PG 测试点 (J5) 来监测 Power Good 功能。当输出电压达到其标称电压的 92% 后约 90µs，Power Good 输出将变为高电平（(V_{OUT})）。

五、关键特性分析

5.1 软启动电容（C3）

软启动（SS）引脚用于控制输出电压的上升时间。将 C3 设置为 1nF 可使启动时间达到最小值。启动时间可由公式 (T{SS}=250 × 10^{3} × ln (10) × C{SS}) 确定。软启动电容的作用是控制内部参考电压在其标称稳态值的 0% 至 100% 之间的上升时间。

5.2 反馈电阻（R1, R2）

输出电压标称设置为 1.8V，可通过调整反馈分压器中的上拉电阻 R1 来改变输出电压。计算公式为 (V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 1}{R 2}right)) ，其中 (V_{REF}=0.7V) 。不同输出电压对应的反馈电阻值如下表所示：	(V_{OUT})	R1	R2
1.2V	215k	301k
1.5V	301k	261k
1.8V	340k	215k
2.5V	274k	107k
3.3V	383k	102k

5.3 前馈电容（C4）

前馈电容 C4 为 MIC23163/4 提供必要的补偿，推荐的典型值范围为 15pF 至 68pF。

5.4 Power Good（PG）

评估板设有一个测试点用于测试 Power Good 功能。这是一个开漏连接，板上有一个 100kΩ 的上拉电阻连接到输出电压。当输出电压超过标称设定电压的 92% 后约 90µs，Power Good 被置为高电平。

5.5 HyperLight Load 模式

MIC23163/4 使用最小导通和关断时间的专有控制环路（由 Micrel 专利）。当输出电压低于调节阈值时，误差比较器启动一个开关周期，使 PMOS 导通并保持最小导通时间，从而提高输出电压。如果输出电压高于调节阈值，误差比较器将 PMOS 关断最小关断时间，直到输出电压降至阈值以下。NMOS 作为理想整流器，在 PMOS 关断时导通。采用 NMOS 开关而非二极管可降低开关器件导通时的电压降。PMOS 和 NMOS 之间的异步开关组合使控制环路在轻载操作时以不连续模式工作。在不连续模式下，MIC23163/4 采用脉冲频率调制（PFM）来调节输出。随着输出电流的增加，关断时间减少，为输出提供更多能量。这种开关方案仅在需要时进行开关操作，提高了 MIC23163/4 在轻载电流下的效率。当负载电流增加时，MIC23163/4 进入连续导通模式（CCM），并以 4MHz 为中心的频率进行开关。进入连续导通模式时的负载电流可由公式 (I{LOAD }>left(frac{left(V{IN }-V{OUT }right) × D}{2 L × f}right)) 近似计算，可见负载从 HyperLight Load 模式过渡到 PWM 模式是输入电压 ((V{IN}))、输出电压 ((V_{OUT}))、占空比 (D)、电感 (L) 和频率 (f) 的函数。

六、物料清单

评估板的物料清单包含了各种电容、电感、电阻和集成电路等组件，各组件的详细信息如下：	项目	部件名称	制造商	描述	数量
C1	C1608X5R0J475K	TDK(1)	4.7µF, 6.3V, X5R, 尺寸 0603	1
	GRM188R60J475KE19D	Murata(2)
C2	C1608X5R0J106K080AB	TDK	10µF, 6.3V, X5R, 尺寸 0603	1
	GRM188R60J106ME84D	Murata
C3	GRM188R71H102MA01D	Murata	1nF/50V, X7R, 0603	1
	06035C102KAT2A	AVX(3)
C4	06035A150KAT2A	AVX	15pF, 50V, 0603	1
	GRM1885C1H150JA01D	Murata
C5	C1608X7R1A105K	TDK	1µF, 10V, X7R, 尺寸 0603	1
	GRM188R71A105KA61D	Murata
L1	FLF3215T - R47N	TDK	0.47µH, 2.8A, 21mΩ, L3.2mm x W2.5mm x H1.55mm	1
	LQH32PNR47NNC	Murata	0.47µH, 2.9A, 24mΩ, L3.2mm x W2.5mm x H1.55mm
R1	CRCW0603301KFKEA	Vishay(4)	301kΩ, 1%, 1/10W, 尺寸 0603	1
R2	CRCW0603158KFKEA	Vishay	158kΩ, 1%, 1/10W, 尺寸 0603	1
R3, R4	CRCW0603100KFKEA	Vishay	100kΩ, 1%, 1/10W, 尺寸 0603	1
R5	CRCW060310R0FKEA	Vishay	10Ω, 1%, 1/10W, 尺寸 0603	1
U1	MIC23163YMT	Micrel, Inc.(5)	4MHz 2A 可调降压调节器，带 HyperLight Load 模式	1

注：各制造商网址分别为 TDK: www.tdk.com；Murata: www.murata.com；AVX: www.avx.com；Vishay: www.vishay.com；Micrel, Inc.: www.micrel.com。

七、总结

MIC23163/4 评估板为我们提供了一个便捷的平台，用于评估这款高性能的同步降压调节器。其丰富的特性和灵活的参数设置，使得它在不同的电源设计场景中都能发挥出色的性能。大家在使用过程中，不妨根据实际需求对软启动时间、输出电压等参数进行调整，以达到最佳的设计效果。同时，在操作时一定要注意输入电源的极性，避免损坏评估板。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。