MIC45116评估板：高效DC - DC电源模块的设计与应用

在电子设计领域，DC - DC电源模块的性能和易用性至关重要。Micrel的MIC45116评估板为工程师们提供了一个便捷且高效的解决方案。下面，我们就来详细了解一下这个评估板的特点、使用方法以及相关注意事项。

文件下载：MIC45116-1YMP-EV.pdf

一、产品概述

MIC45116是一款同步降压调节器模块，采用了独特的自适应导通时间控制架构。它将DC - DC控制器、功率MOSFET、自举二极管、自举电容和电感集成在一个单一模块封装中，大大简化了终端用户的设计和布局流程。这种高度集成的解决方案不仅加快了系统设计速度，还缩短了产品上市时间。

该模块内部的MOSFET和电感经过优化，能够在低输出电压下实现高效率。在4.75V至20V的宽输入电压范围内，它可以提供高达6A的电流，且无需额外的散热措施。

二、不同型号特点

MIC45116有两个型号：

• MIC45116 - 1采用了Micrel的HyperLight Load®（HLL）技术。
• MIC45116 - 2则采用了Hyper Speed Control™架构，能够实现超快速的负载瞬态响应，并减少输出电容的需求。

此外，MIC45116的输出精度为1%，可以通过两个外部电阻将输出电压从0.8V调整到输入电压的85%。需要注意的是，输出电容Cb的额定电压仅为6.3V。

三、评估板基本参数

评估板的输入电压范围为4.75V至20V，输出电压范围为0.8V至5V，最大输出电流为6A。

四、使用要求

MIC45116 - 1和MIC45116 - 2评估板的最低要求是一个至少具有6A电流能力的电源。由于MIC45116具有内部PVDD LDO，因此无需外部线性稳压器为IC的内部偏置供电。输出负载可以是无源负载（如电阻）或有源负载。

五、使用注意事项

1. 极性保护：评估板没有反极性保护，因此在连接电源时，务必注意VIN和GND端子的极性，避免施加负电压，否则可能会损坏设备。
2. 电压限制：评估板的最大VIN额定值为20V，超过30V可能会损坏设备。输出电容的额定电压为6.3V，如果需要将输出电压设置为高于5V，则需要更换为更高电压额定值的电容。

六、使用步骤

1. VIN电源连接

将电源连接到VIN（TP6）和GND（TP7）端子，注意极性，并确保输入电压在4.75V至20V之间。使用电流表和电压表分别监测输入电流和电压。在完成步骤4之前，不要施加电源。

2. 连接负载并监测输出

将负载连接到VOUT（TP8）和GND（TP9）端子。负载可以是无源（电阻性）或有源（如电子负载）类型。可以在VOUT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

EN引脚通过一个100kΩ的上拉电阻（R4）连接到VIN，当PVDD超过其欠压锁定（UVLO）阈值时，输出将开启。评估板上提供了一个EN连接器（TP3），方便用户使用。通过在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，可以关闭评估板的输出。

4. 开启电源

开启VIN电源，并验证输出电压是否调节到1.8V。

5. 环路测量

可以通过注入交流扫描信号并测量测试点A和B之间的电压来测量控制环路的频率响应。在进行环路测量时，应将R3的值更改为10Ω至20Ω的小电阻。

七、输出电压设置

评估板的输出电压预设为1.8V，由反馈分压器决定，计算公式如下： [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 51}{R{BOTTOM }}right)] 其中，(V{REF}=0.8V)，(R_{BOTTOM})是下部反馈电阻。

如果将(R{BOTTOM})开路（移除反馈头的所有跳线），则输出电压为0.8V。其他未列出的电压可以根据以下公式修改(R{BOTTOM})的值来设置： [R{BOTTOM }=frac{R 51 × V{REF }}{V{OUT }-V{REF }}]

需要注意的是，除非更换为更高电压额定值的输出电容（C6），否则输出电压不应设置为超过5V。

八、电流限制

MIC45116通过低侧MOSFET的(R{DS(ON)})和从ILIM引脚连接到SW节点的外部电阻来确定电流限制。在每个开关周期中，通过监测低侧MOSFET在关断期间的电流来感测电感电流。感测到的电压（(V{(ILIM)})）在150ns的消隐时间后与功率地（PGND）进行比较。

短电路电流限制可以通过以下公式进行编程： [R 26=frac{left(I{CLIM}-Delta I{L(PP)} × 0.5right) × R{DS(ON)}+V{CL}}{I_{CL}}] 其中：

• (ICLIM)：期望的电流限制
• (R_{DS(ON)})：低侧功率MOSFET的导通电阻，典型值为16mΩ
• (V_{CL})：电流限制阈值（典型绝对值为14mV）
• (ICL)：电流限制源电流（典型值为80µA）
• (Delta I{L(PP)})：电感电流峰 - 峰值，可以使用以下公式计算： [Delta I{L(P P)}=frac{V{OUT } timesleft(V{IN(MAX) }-V{OUT }right)}{V{IN(MAX) } × f_{sw } × L}]

由于MOSFET的(R_{DS(ON)})会随温度变化30%至40%，因此建议在上述公式中为(ICLIM)增加50%的余量，以避免因MOSFET结温升高而导致的误电流限制。当(R26 = 1.62k)且(C16 = 15pF)时，典型的输出电流限制约为8.2A。

九、物料清单

评估板的物料清单详细列出了各个元件的型号、制造商、描述和数量，为工程师们提供了清晰的参考。

十、PCB布局建议

文档中还提供了评估板的PCB布局建议，包括顶层、第二层、第三层和底层的布局图，有助于工程师们进行合理的设计。

总之，MIC45116评估板为电子工程师们提供了一个高效、便捷的DC - DC电源模块解决方案。在使用过程中，只要遵循相关的使用要求和注意事项，就能够充分发挥其性能优势。大家在实际应用中是否遇到过类似电源模块的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。