MIC23153评估板：高效开关稳压器的理想之选

在电子设计领域，开关稳压器的性能和效率至关重要。今天，我们就来深入了解一下Micrel公司的MIC23153评估板，它为评估MIC23153这款高性能开关稳压器提供了便捷的平台。

文件下载：MIC23153YMT-EV.pdf

一、产品概述

MIC23153是一款完全集成的2A、4MHz开关稳压器，具备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，工作时静态电流仅为23µA。其2.5mm x 2.5mm的Thin MLF®封装，结合4MHz的开关频率，仅需四个外部组件就能实现高度小于1mm的紧凑解决方案。而且，MIC23153能在最苛刻的条件下提供精确的输出电压调节，对负载瞬变响应极快，输出电压纹波极小。

二、使用要求

电源要求

评估板需要一个10W的台式电源，电压可在2.7V至5.5V之间调节。

负载要求

负载可以是有源（电子负载）或无源（电阻），且需具备7W的散热能力。

测试设备

虽然示波器不是必需的，但有示波器可以方便查看电路波形。对于简单测试，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

评估板没有输入反向保护，连接输入电源时要特别注意极性正确。

四、开始使用步骤

连接电源

将外部电源连接到VIN（J4）端子和GND（J3）。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 ≤ VIN ≤ 5.5V）。可以在输入电源和VIN（J4）端子之间放置一个电流表，但要注意监测VIN（J4）端子处的电源电压，因为电流表和/或电源引线电阻可能会降低提供给设备的电压。

连接负载

将负载连接到VOUT（J1）和接地（J2）端子。负载可以是有源或无源（电阻性）的。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VOUT（J1）端子处监测输出电压。

启用MIC23153

MIC23153评估板有一个上拉电阻连接到VIN。默认情况下，当输入电源电压大于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。

监测Power Good功能

评估板提供了一个Power good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70µs，Power Good输出将变为高电平（Vout）。

五、评估板的其他特性

软启动电容（C3）

MIC23153在SS引脚有一个标称270kΩ的电阻为电容充电，使输出具有可控的软启动特性。将C3设置为100pF可使启动时间最短，启动时间可由公式TSS = 270 x 10³ x ln(10) x CSS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。

可调输出的反馈电阻（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电阻R1来改变输出电压。计算公式为R1 = R2 x VREF/(VO - VREF)，其中VREF = 0.62V。文档中还给出了不同输出电压对应的R1和R2示例值。

前馈电容（C4）

通常不安装前馈电容C4，因为负载瞬态调节已经很好。但安装一个电容在C4处可以将快速输出电压偏差直接注入反馈比较器，略微改善负载调节，但会在较高负载时略微增加输出的噪声。建议使用100pF至1nF之间的值以防止不稳定。

Power Good（PG）

评估板在EN右侧提供了一个测试点用于测试PG。这是一个开漏连接，板上有一个10k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70μs，PG被拉高。

HyperLight Load™模式

MIC23153采用最小导通和关断时间的专有控制环路（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。如果输出电压超过调节阈值，误差比较器将PMOS关断最小关断时间，直到输出降至阈值以下。NMOS作为理想整流器，在PMOS关断时导通。使用NMOS开关代替二极管可降低开关器件导通时的电压降。PMOS和NMOS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，MIC23153以脉冲频率调制（PFM）方式调节输出。随着输出电流增加，关断时间减少，为输出提供更多能量。这种开关方案通过仅在需要时进行开关，提高了MIC23153在轻载电流时的效率。当负载电流增加时，MIC23153进入连续导通模式（CCM），并以4MHz为中心的频率进行开关。MIC23153从HyperLight Load™模式转换到PWM模式的负载可通过公式[I{LOAD} > frac{(V{IN}-V_{OUT})D}{2Lf}]近似计算。从开关频率与负载的关系图可以看出，随着输出电流增加，开关频率也增加，直到输出电流约为120mA时，MIC23153从HyperLight Load™模式转换到PWM模式。当输出电流超过120mA时，MIC23153将以约4MHz的相对恒定频率进行开关。

六、评估板性能

文档中给出了多个性能图表，包括开关频率与负载电流、效率与输出电流、输出电压上升时间与CSS、使能阈值与输入电压等关系图。这些图表直观地展示了评估板在不同条件下的性能表现，有助于工程师更好地了解MIC23153的工作特性。

七、电路原理图和物料清单

文档提供了MIC23153评估板的固定输出和可调输出两种原理图，并列出了相应的物料清单，包括电容、电阻、电感和芯片等元件的型号、制造商和数量。这为工程师进行电路设计和搭建提供了详细的参考。

八、PCB布局建议

文档还给出了Thin MLF的顶层和底层PCB布局建议，这对于优化评估板的性能和稳定性非常重要。

总之，MIC23153评估板为工程师提供了一个全面的平台来评估MIC23153开关稳压器的性能。通过合理使用评估板，并结合文档中的各项信息，工程师可以更好地设计出高效、稳定的电源电路。大家在使用过程中是否遇到过类似评估板的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。