MP1482 降压电路.ppt

TheFutureofAnalogTechnology MP1482设计指南 2 目录 1 特性以及原理介绍 2 测试数据 3 应用设计指南 4 LAYOUT以及热计算 5 常见问题以及解决方案 3 基本特性 基本特性2A输出电流 3 4A最大限流点输入电压范围 4 75 18V最高效率93 340KHZ开关频率同步整流 保护及其他功能软启动逐周过流保护 短路保护过热保护SO8封装 4 原理框图 5 原理概述 MP1482是一款内置两颗MOS管的同步整流降压DC DC 并且属于电流型的控制方式 基本思路是 反馈电压跟参考电压比较后得到COMP端电压 COMP端电压决定了上管峰值电流以及占空比 而占空比变化控制输出电压变化 从而达到负反馈控制目的 6 启动原理 启动时候由于反馈电压刚开始会低于0 3v 所以系统进入100KHZ工作模式 而应用软启动时候 内部的电流源给软启动电容充电 当SS脚电压到0 923v时 软启动结束 7 过流保护和短路保护 MP1482在每个周期都对上下管电流进行监控 当输出对地短路时 上管限流电阻所采样的电压达到所设定的限流点 典型值3 4A 芯片工作频率变成100khz 并且COMPPIN被钳位 芯片以最小占空比模式运行 测试数据 9 效率测试 测试条件 3 3v输出 在不同的输入电压条件下 10 启动波形 CH1 VoCH2 VswCH3 VenCH4 I inductorVin 12V Vo 3 3V Io 2A 11 关断波形 CH1 VoCH2 VswCH3 VenCH4 I inductorVin 12V Vo 3 3V Io 2A 12 动态响应 测试条件 Vin 12V Vo 3 3V Io 1 2A 斜率1 6A us 电压动态变化峰峰值为182mV 13 短路保护 Vo Vsw IL 测试条件 Vin 12V Vo 3 3V Io 0A 短路时进入降频模式 以最小占空比导通 CH1 VoCH2 VswCH4 Iinductor 14 短路恢复 测试条件 Vin 12V Vo 3 3V Io 0A 备注 加上前馈电容可以减少输出过冲 CH1 VoCH2 VswCH4 Iinductor 应用设计指南 16 应用电路 17 输出电压设定 根据输出电压公式Vo 0 92v 1 R1 R2 可以得到输出电压值反馈电阻精度要高最低电压可以低到0 92v 故适合1v或者1 2v的核心电压供电 18 电流计算 当电感的平均电流等于输出电流电感纹波电流输出电容纹波电流等于电感纹波电流电感峰值电流为Iout IL 2 19 电感选择 感量选择感量根据纹波电流来计算 20 30 饱和电流电感峰值电流饱和电流通常为电感峰值电流的1 25 1 5倍 磁心材料MP2107的开关频率为1 5MHz 因此可选用铁氧体磁心材料 20 输出电容选择 1 输出纹波 V为 VcOUT VESR VESL的矢量和 21 输出电容选择 2 A 如果用电解电容 有很大的容量 500kHz 输出电压纹波主要由ESR引起 要降低纹波 主要是要减小ESR 当ESR选定后 容量就可以确定 B 如果用陶瓷电容 ESR很低 输出电压纹波主要由COUT引起 ESR和容量选择 22 输出电容选择 3 RMS电流Cout能承受的RMS电流为 耐压选择对于电解电容和陶瓷电容 耐压应为1 5倍输出电压 对于钽电容 耐压应为2倍输出电压 23 输入电容选择 对于MP1482而言 建议使用X5R或X7R陶瓷电容作为输入电容 如果用电解电容 必须并上104或者105的瓷片电容容值选取输入电容在开关频率点的阻抗应该远小于电源阻抗 以减少开关对电源的干扰 对于MP1482 容值建议选10uF以上 而使用电解电容 推荐容值220uF以上 24 补偿电路参数选择 R3的大小跟带宽成正比 而带宽一般选择在开关频率的十分之一或者更小 而带宽太大则会影响到系统的稳定性 表现在开关波形不稳等 而太小则动态特性变差 过充变大而当R3确定后 需确定C3的值 R3 C3共同决定了系统的相位裕量 而C6是为了消除高ESR电容对系统带来的影响 特别是高频部分的影响 当输出电容的ESR相对较大时 可以加上C6消除其影响R3 C3以及C6的计算公式在规格书第八页有详细介绍特别需要注意的是当占空比很小的时候 比如输出1v或者1 2v时候 推荐把C3加大到10nf使得系统更稳定 LAYOUT以及热计算 基本原则 高dv dt的线要短 粗 高di dt的面积要小 地平面要大 26 LAYOUT指南 SW脚出来的线要短 粗 即电感要靠近3脚 BST电容要靠近1 3脚输入电容要靠近2脚输入电容 芯片地形成的环路要小 并且和电感 输出电容形成的环路也要小 简单来讲就是输入地 芯片地以及输出地要尽量靠近反馈电阻要靠近Fb脚 并且远离SW信号 否则容易造成系统不稳定 并且取样需要从输出电容取 27 功率损失计算 对于同步降压芯片来说 功率损耗包括上管导通损耗PD UP CON 上管开关损耗PD UP SW 下管导通损耗PD DW CON 下管开关损耗PD DW SW 电感导通损耗PD L CON 电感铁损耗PD L CORE PD UP CON Io 2 Rdson D 其中D为占空比 Rdson为上MOS导通阻抗PD UP SW 1 4 Fs Vin Iout Ton Toff 其中Ton和Toff分别为上MOS开通和关断边沿时间 PD DW CON Io 2 Rdson syn 1 D 其中Rdson syn为同步MOS导通阻抗PD DW SW 1 4 Fs Vin Iout Ton syn Toff syn 其中Ton syn和Toff syn分别为同步MOS开通和关断边沿时间 PD L CON Io 2 Rldc Rldc为电感直流阻抗PD L CORE WperV Vol 28 温升计算 Tj Ta PD TjaTj为节点温度 Ta为环境温度 PD为在该器件上的功耗 Tja为热阻 芯片温升计算 常见问题以及解决方案 30 无电压输出 DC DC无输出 检查EN和Vin电压是否正常 输入电压应该在4 75V到18V之间 EN应该在1 6V到6V之间 输出是否短路 如果短路可以从SW检测到100khz频率的波形 联系MPS 在SW端未检测到正常的方波脉冲 Y N 如果MP1482没有输出 按下述流程进行检查 31 输出不稳定 1Layout引起的SW脚波形不正常 可以调整元器件位置 比如输入电容的位置 BST电容 电感或者输出电容位置 以及反馈网络的位置 使其符合Layout指南里所提到的注意事项2BST电容值是否正确3电感是否饱和4使用电解电容时候是否并上磁片电容4补偿参数是否正确 32 低电压输出软启动问题 1 如果不需要软启动功能 可以去掉软启动电容2 加大输出电容或者减小电感量会有帮助3 推荐更改补偿参数 把电容从3 3nf加大到10nf 根本原因是低占空比时相位裕量不够引起启动不稳定 故加大补偿电容增加相位裕量 33 跟MP1410系列兼容问题 1 由于MP1482跟1410系列反馈电压不一样 所以取替换1410系列时候必须注意更改反馈电阻值2 注意EN脚电路 1410系列EN悬空可以自己启动 1482必须上拉才可以 34 Q A Q 为什么输出电压和设定的电压不一样 1 R1 R2是否为1 的容差范围 2 检查R1和R2是否有开路或短路的状况3 检查输出是否短路了 4 环路不稳定引起反馈电压不正常 35 Q A Q SW正常波形是怎样的 A 正常的波形应如右图所示 是一个稳定的PWM波形 当负载在持续动态变化时 PWM边沿产生抖动也是正常的 36 Q A Q 纹波在什么范围内合理 如何降低纹波 A 纹波计算可以参考输出电容选择 2 对于稳态负载 输出电容用陶瓷电容 纹波如右上图所示 如果测得输出纹波如右下图所示 则跟测量手段有关系 请采用接地环测试 对于动态负载 纹波如动态响应所示要降低纹波 首先要确认芯片是否工作在正常状态 开关是否稳定 layout是否引起纹波异常 如果工作正常 降低稳态纹波可以通过增大电感和电容量实现 降低动态纹波 需要调整环路参数 37 Q A Q 什么是接地环 为什么要用接地环 A 如右所示示波器探头的前端 塑料套管里就是接地环 在做接地环测试时 将塑料套管和接地夹拿掉 可用锡丝做一个地线套套在接地环上 地线套直接连在被测对象的地上 探头接触被测对象 用接地环的主要目的是减小测量环路面积 降低探头对地阻抗以减小空间辐射在测量环路产生的感应电压 而使测量更为准确 塑料管套 接地环 38 Q A Q 如何改善动态响应 A 因为MP2107补偿内置 因此动态响应能够调整的只有反馈电阻及电感 参考反馈电阻设计 减小R1可以提高带宽 降低动态纹波 另外电感的减小也会加快环路响应速度 调整时需保证稳定性 39 Q A Q 如何降低芯片温度 A 温度高除了跟芯片本身和负载有关外 还可以跟以下几个方面有关1在芯片的SW到GND之间加一个0 5A 如B0540 的肖特基二极管 可以减小MOS死区时间的损耗 2确定电感的选择是否合适 不当的感量 饱和电流过低 都会导致发热过大3BST电容是否有问题 劣质BST电容容易引起内部