XRP7657：2A 25V非同步降压转换器的技术解析

在电子设计领域，电源管理芯片的性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。今天，我们就来深入探讨一款备受关注的电源芯片——XRP7657，这是一款2A 25V非同步降压转换器，由Exar Corporation推出。

文件下载：XRP7657EVB.pdf

一、产品概述

XRP7657是一款非同步电压模式PWM降压（buck）调节器，能够提供高达2A的恒定输出电流。其输入电压范围为4.75V至25V，这使得它可以在5V、12V和24V等行业标准电源轨下实现单电源操作。该芯片采用420kHz的恒定工作频率，并集成了高端开关，有效减少了整体组件数量和解决方案的占用空间。此外，它还具备2%的输出设定点精度、高效率、低纹波以及出色的线性和负载调节能力。同时，芯片还提供使能功能和软启动特性，方便实现受控的上电时序。为了确保在异常工作条件下的安全运行，XRP7657内置了过流、输出短路和过温保护功能。该芯片采用符合RoHS标准的“绿色”/无卤素8引脚SOIC封装。

二、产品特性

1. 输出电流：能够提供2A的恒定输出电流，满足大多数中小功率设备的供电需求。
2. 输入电压范围：4.75V至25V的宽输入电压范围，使得它可以适应多种不同的电源环境。
3. 控制模式：采用PWM电压模式控制，420kHz的恒定工作频率，最高效率可达94%。
4. 输出电压：输出电压可调，范围为0.8V至21V，精度为2%。
5. 功能特性：具备软启动和使能功能，以及过温保护（OTP）、过流保护（OCP）和短路保护功能。

三、引脚分配与描述

引脚名称	引脚编号	描述
NC	1	未连接
VIN	2	电源电压输入引脚，需使用合适的大电容将VIN旁路到GND以消除输入噪声
SW	3	电源开关输出引脚，为输出提供电源
GND	4	接地信号引脚
FB	5	反馈引脚，通过外部电阻分压器网络感测输出电压并进行调节。在短路故障条件下，当FB电压低于0.52V时，频率反馈比较器会将振荡器频率降低至40kHz，反馈阈值电压为0.8V
COMP	6	补偿引脚，是误差放大器的输出。通过连接一个串联RC到地（必要时并联一个电容）进行频率补偿
EN	7	使能引脚，将EN引脚拉高可开启设备，拉低则关闭，该引脚默认高电平
NC	8	未连接

四、评估板使用说明

1. 上电操作

将输入电压连接到评估板左侧标记为VIN和GND的引脚，将负载连接到评估板右侧标记为VOUT和GND的引脚。给评估板输入电源上电后，将产生3.3V的稳压输出。评估板可以在无负载的情况下启动并调节VOUT。虽然评估板针对12V输入电压操作进行了优化，但它可以在9V至20V的输入电压范围内调节VOUT（具体的最大输出电流与输入电压的关系可参考数据手册中的图表）。

2. 输出电压设置

输出电压Vout通过电阻分压器R1和R2进行设置。其中，作为环路补偿一部分的R1设置为68.1k，R2可通过以下公式计算： [R{2}=frac{R{1}}{frac{V{OUT }}{V{R E F}}-1}] 其中，(V_{REF}=0.8V)（标称值）。

3. 使能功能

XRP7657评估板配备了一个跳线，可用于将使能引脚短接到VIN（连接器插头设置在左侧）。若要施加外部使能信号，需移除跳线，并在EN和GND引脚之间施加信号。

4. 补偿

采用III型补偿来稳定环路。关于III型补偿组件值的详细计算说明可参考EXAR的ANP - 16笔记。补偿计算基于40kHz的交叉频率（(f_{C})）和0.5V的斜坡电压。需要注意的是，ANP - 16中提到的组件Cp在此处未使用。

五、评估板布局与物料清单

1. 评估板布局

评估板包括组件放置和组件面布局、焊接面布局等，具体可参考文档中的相关附图。

2. 物料清单

参考编号	数量	制造商	零件编号	尺寸	组件
PCB	1	EXAR		2"x1.25"	XRP7657EVB
U1	1	EXAR	XRP7657EDTR - F	SOIC - 8	非同步降压调节器
D1	1	Central Semicon.	CMSH3 - 40MA	SMA	肖特基二极管，40V，3A
L1	1	Cooper Bussmann	DR74 - 100	7.6x7.6mm	10uH线圈，2.4A，48.9mOhm
C1	1	Murata Corp.	GRM32ER61E226K	1210	陶瓷电容，22uF，25V，X5R，1210
C2	1	Murata Corp.	GRM31CR61C226M	1206	陶瓷电容，22uF，16V，X5R，1206
CZ3	1	Murata Corp.	GRM188R71H331K	0603	陶瓷电容，330pF，50V，X7R，0603
CZ2	1	Murata Corp.	GRM188R71H272K	0603	陶瓷电容，2700pF，50V，X7R，0603
R1	1	Panasonic	ERJ - 3EKF6812V	0603	电阻，68.1k Ohm，1%，0603，SMD
R2	1	Panasonic	ERJ - 3EKF2152V	0603	电阻，21.5k Ohm，1%，0603 SMD
RZ3	1	Panasonic	ERJ - 3EKF1151V	0603	电阻，1.15k Ohm，1%，0603 SMD
RZ2	1	Panasonic	ERJ - 3EKF8061V	0603	电阻，8.06k Ohm，1%，0603 SMD
J1	1	SULLINS	PEC03SAAN	HDR1X3	连接器插头，0.1" 3 POS
VIN, VOUT, GND, GND, SW1	5	Vector Electronic	K24C/M	.042 Dia	测试点柱

六、总结

XRP7657非同步降压转换器以其宽输入电压范围、高输出电流、高效能以及丰富的保护功能，为电子工程师在电源设计方面提供了一个可靠的选择。在实际应用中，我们可以根据具体的需求，合理设置输出电压、利用使能功能和补偿电路，以确保系统的稳定性和性能。同时，评估板的设计和物料清单也为工程师提供了一个参考，方便进行快速验证和开发。各位工程师在使用过程中，不妨思考一下如何根据不同的应用场景，进一步优化XRP7657的性能，以达到最佳的电源管理效果。