1、描述：MP1584是一個自帶內部集成的高側高壓MOSFET電源的高頻降壓穩壓器，它提供3A輸出電流模式控制，快速環路響應和容易補償。

4.5V至28V寬電壓輸入范圍，適應各種降壓應用，包括自動輸入環境。可以應用于電池應用環境中最低100uA。

通過在輕負載條件下降低開關頻率以降低開關和柵極驅動損耗，實現了寬負載范圍內的高功率轉換效率。

2、FEATURES

4.5-28V寬電壓輸入范圍

可編程開關頻率100K-1.5M

高效率的輕負載脈沖跳躍模式?

采用陶瓷電容穩定

內部軟啟動

在沒有限制的情況下帶有設定電流上限電流感應電阻

3、APPLICATIONS

?高壓電源轉換

?汽車系統

?工業電力系統

?分布式電力系統

?電池供電系統

4、TYPICAL APPLICATION

5、ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 絕對最大額定參數

輸入電壓 -0.3V TO +30V

開關電壓 -0.3V TO VIN +30V

BST to SW -0.3V TO +6V

ALL Other Pin -0.3V TO +6V

Continuous Power Dissipation 連續功耗 25°下不能超過2.5W

Junction Temperature 工作溫度 150℃

Lead Temperature 焊接溫度 260℃

Storage Temperature 儲藏溫度 -65℃ to +150℃

Recommended Operating Conditions 推薦工作條件

Supply Voltage VIN ........................... 4.5V to 28V

Output Voltage VOUT ......................... 0.8V to 25V

6、PIN FUNCTIONS PIN腳說明

a、SW----開關引腳。高側開關的輸出，需配備正向壓降肖特基二極管對地。二極管必須靠近SW引腳減少開關尖峰；

b、EN----使能輸入。引腳低于指定閾值關閉芯片。拉高超過指定閾值使能芯片

c、COMP----補償引腳，該引腳是運放的輸出。控制回路的頻率補償應用于這個引腳

d、FB----反饋引腳。該引腳是運放的輸入。輸出電壓由電阻分壓設定連接在輸出與GND之間，它講Vout的比例降低到等于內部的+0.8V參考；

e、GND----地平面，盡可能靠近輸出電容，以縮短高電流開關路徑。

f、FREQ----開關頻率控制引腳，這個引腳連接一個電阻到地來設置開關頻率；

g、VIN----電源輸入引腳，為所有內部控制電路提供電源。對地去耦電容必須放置在靠近這個引腳的地方使其尖峰切換較小；

h、BST----自舉引導，這是內部浮動高側MOSFET驅動管的正電源，在這個引腳和SW之間連接一個旁路電容

MP1584是一個可調頻率，非同步，降壓開關穩壓器，并且集成高側高壓電源MOS管。它提供了一種高效的電流模式控制解決方案，可實現快速的回路響應和易于補償。

IC提供輸入電壓范圍寬，內置軟啟動控制，限流精度高；

PWM Control

由中等到高輸出電流時，MP1584工作在固定頻率，峰值電流控制調節輸出電壓。PWM周期由內部時鐘啟動；功率MOS管打開并保持打開方法設置的值比較電壓，當電源開關關閉時，它在下一次之前至少保持關閉100ns ?周期的開始。?如果，在一個PWM周期，功率MOSFET的電流沒有達到COMP設置的電流值，功率MOSFET保持開，節省關斷操作。

Error Amplifier 誤差信號放大器

誤差放大器將FB引腳電壓與內部基準(REF)進行比較，并輸出與兩者之差成比例的電流。輸出電流然后用來給外部補償網絡充電，形成COMP電壓，COMP電壓用來控制功率MOSFET電流。

在運行過程中，最小COMP電壓箝位到0.9V，最大箝位到2.0V。在關機模式下，COMP在內部下拉到GND。COMP不能超過2.6V

Internal Regulator 內部監控器

大部分內部電路由2.6V內部穩壓器供電。該調節器接受VIN輸入，并在全VIN范圍內工作。當VIN大于3.0V時，穩壓器的輸出處于完全調節狀態。當VIN低于3.0V時，輸出減小

Enable Control 使能控制

MP1584有一個專用的使能控制引腳(EN)。在輸入電壓足夠高的情況下，可以通過具有正邏輯的EN使能和使能芯片。它的下降閾值是精確的1.2V，上升閾值為1.5V(高300mV)。

當浮動時，EN被內部的1μA電流源拉到3.0V左右，使能。要把它拉下來，需要1uA電流控制塊。

當EN拉低到1.2V以下時，芯片進入最低關機電流模式。當EN大于零但低于其上升閾值時，芯片仍處于關機狀態，但關機電流略有增加。

Under-Voltage Lockout(UVLO) 欠壓鎖定

采用欠壓鎖定(UVLO)來保護芯片在供電電壓不足的情況下工作。UVLO上升閾值約為3.0V，下降閾值一致為2.6V

Internal Soft-Start 內部軟起動

采用軟啟動的方式來防止轉換器在啟動過程中輸出電壓過沖。當芯片啟動時，內部電路產生軟啟動電壓(SS)從0V上升到2.6V。當它低于內部參考(REF)時，SS覆蓋REF，所以誤差放大器使用SS作為參考。當SS大于REF時，REF恢復控制

Thermal Shutdown 過熱保護

熱關閉是為了防止芯片在過高的溫度下工作。當硅模溫度高于它的上限時，它會關閉整個芯片。當溫度低于其下限閾值時，芯片重新使能。

Floating Driver and Booststrap Charging 浮動驅動程序和Bootstrap充電

浮動功率MOSFET驅動器由一個外部自舉電容器供電。這個浮動驅動程序有自己的UVLO保護。這UVLO的上升閾值為2.2V，閾值為150mV.

自舉電容器被充電和調節到大約5V由專用的內部自舉調節器。當BST和SW節點之間的電壓低于其調節電壓時，連接VIN和BST的PMOS通晶體管被打開。充電電流路徑為VIN - BST - SW。外部電路應提供足夠的電壓凈空空間，以方便充電。

只要VIN足夠高于SW，自舉電容器就可以充電。當功率MOSFET是ON時，VIN大約等于SW，所以自舉電容不能被充電。當外部二極管打開時，VIN和SW的差值最大，這是充電的最佳時期。當電感中沒有電流時，SW等于輸出電壓VOUT，因此兩者之差VIN和VOUT可用于自舉電容器充電。

在較高的占空比操作條件下，可用于自舉充電的時間周期較短，因此自舉電容器可能無法充分充電,

在內部電路沒有足夠的電壓和自舉電容器不充電的情況下，可以使用額外的外部電路來確保自舉電壓在正常的操作區域。引用外部應用部分的自舉二極管

浮動驅動器的直流靜態電流約為20 μ A。確保西南節點的流血電流高于這個值，以便

Current Comparator and Current Limit 電流比較器和電流限制 功率MOSFET電流通過電流感應MOSFET被準確地感知。然后將其送入高速電流比較器進行電流模式控制。電流比較器將這種感應到的電流作為它的輸入之一。當功率MOSFET打開時，比較器首先被關閉，直到打開過渡結束，以避免噪聲問題。比較器然后比較電源開關電流和COMP電壓。當被測電流高于COMP電壓時，比較器輸出較低，關閉功率MOSFET。

Startup and Shutdown 如果VIN和EN都高于適當的閾值，芯片啟動。參考塊首先啟動，產生穩定的參考電壓和電流，然后內部調節器被啟用。調節器為剩余電路提供穩定的供電，當內部供電軌道是向上的時候，內部定時器保持功率MOSFET OFF大約50個μs使啟動故障變為空白。當內部軟啟動塊被啟用時，它首先保持其SS輸出低，以確保剩余電路準備好，然后慢慢上升。

有三種情況可以關閉芯片:EN low，VIN低和熱關閉。在關機過程中，電源MOSFET首先關閉，以避免任何故障觸發。COMP電壓和內部供電軌然后被拉下來 Programmable Oscillator 可編程振蕩器

MP1584振蕩頻率由外部電阻設定，Rfreq從FREQ引腳到地。Rfreq的值可以由

7、APPLICATION INFORMATION

COMPONENT SELECTION 部件選擇

Setting the Output Voltage 設置輸出電壓

輸出電壓使用從輸出電壓到FB引腳的電阻分壓器設置。

分壓器將輸出電壓按比率除以反饋電壓

公式可變換為

當MP1584空載時，輸出端可以看到來自高側BS電路的大約20 μ A電流。為了吸收這少量的電流，保持R2在40KΩ以下。R2的典型值可以是40.2kΩ。有了這個值，R1可以由

例如，對于3.3V的輸出電壓，R2為40.2kΩ， R1是127kΩ。

Inductor 電感器

電感器需要在被開關輸入電壓驅動的同時向輸出負載提供恒定的電流。較大的電感值將導致更小的紋波電流，從而導致更低的輸出紋波電壓。然而，較大值的電感器會有較大的物理尺寸，較高的串聯電阻，和/或較低的飽和電流

確定電感使用的一個好規則是允許電感中的峰值紋波電流約為最大開關電流限制的30%。此外，確保峰值電感電流低于最大開關電流限制。電感值可以用

其中VOUT是輸出電壓，VIN是輸入電壓，fS是開關頻率，ΔIL是峰峰值電感紋波電流

選擇一個在最大電感峰值電流下不會飽和的電感。電感器的峰值電流可以用

其中ILOAD為負載電流

表1列出了來自不同制造商的一些合適的電感器。選擇哪種風格的電感器使用主要取決于價格vs.尺寸要求和任何EMI要求

Output Rectifier Diode 輸出整流二極管

當高側開關斷開時，輸出整流二極管向電感提供電流。為了減少由于二極管正向電壓和恢復時間造成的損失，使用肖特基二極管

選擇最大反向電壓額定值大于最大輸入電壓，額定電流大于最大負載電流的二極管

Input Capacitor

降壓變換器的輸入電流是不連續的，因此需要一個電容在保持直流輸入電壓的同時向降壓變換器提供交流電流。使用低ESR電容器的最佳性能。陶瓷電容器是首選，但鉭或低esr電解電容器也可以.

為簡化操作，應選擇額定有效值大于最大負載電流一半的輸入電容

輸入電容(C1)可以是電解電容、鉭電容或陶瓷電容。當使用電解電容器或鉭電容器時，應將0.1μF的小型高質量陶瓷電容器放置在盡可能靠近IC的位置。當使用陶瓷電容器時，要確保它們有足夠的電容提供足夠的電荷，以防止輸入電壓過大紋波。電容引起的輸入電壓紋波可以用

Output Capacitor

輸出電容(C2)用于維持直流輸出電壓。推薦使用陶瓷、鉭或低ESR電解電容器。為了使輸出電壓紋波較低，首選采用低ESR電容。

輸出電壓紋波可以通過

其中L為電感值，RESR為輸出電容的等效串聯電阻(ESR)值

對于陶瓷電容器，開關頻率處的阻抗由電容決定。輸出電壓紋波主要由電容引起。為了簡化，輸出電壓紋波可以用

在鉭或電解電容器的情況下，在開關頻率ESR占主導地位的阻抗。為了簡化，輸出紋波可以近似為

輸出電容的特性也會影響調節系統的穩定性。MP1584可優化為大范圍的電容和ESR值

Compensation Components

MP1584采用電流模式控制，易于補償和快速瞬態響應。通過COMP引腳控制系統的穩定性和瞬態響應。COMP引腳是內部誤差放大器的輸出。串聯電容-電阻組合設置零極組合來控制控制系統的特性。電壓反饋回路的直流增益由

式中AVEA為誤差放大器電壓增益，200 V / V;GCS為電流感應跨導，9A/V;RLOAD為負載電阻值。

這個系統有兩個重要的極端。一是由于補償電容(C3)，誤差放大器的輸出電阻。另一種是由于輸出電容和負載電阻。這些極點位于

式中，GEA為誤差放大器跨導，60μA/V

由于補償電容(C3)和補償電阻(R3)，系統有一個重要的零。這個零點的位置是

如果輸出電容有一個大的電容和/或高ESR值，系統可能有另一個重要的零。由于輸出電容的ESR和電容，零點位于

在這種情況下(如圖2所示)，由補償電容(C6)和補償電阻(R3)設置的第三極用于補償ESR零對環路增益的影響。這個極點位于

補償設計的目標是塑造變換器的傳遞函數，以獲得理想的環路增益。反饋回路具有單位增益的系統的交叉頻率是很重要的。較低的交叉頻率會導致線路和負載瞬態響應變慢，而較高的交叉頻率會導致系統不穩定。一個好的經驗法則是將交叉頻率設置為開關頻率的約十分之一。表3列出了不同輸出電容和電感對某些標準輸出電壓的補償元件的典型值。

對補償元件的值進行了優化，使其在給定條件下具有快速的瞬態響應和良好的穩定性

為了針對表3中未列出的條件優化補償組件，可以使用以下過程

1. 選擇補償電阻(R3)來設置所需的交叉頻率。確定R3的值

fC是期望的交叉頻率

2. 選擇補償電容(C3)以達到所需的相位裕度。對于具有典型電感值的應用，將補償零點fZ1設置在交叉頻率的四分之一以下可以提供足夠的相位裕度。根據下列公式確定C3的值

3.確定是否需要第二個補償電容器(C6)。如果輸出電容的ESR零點位于開關頻率的一半以下，或以下關系是有效的

如果是這種情況，那么添加第二個補償電容(C6)，以設置極fP3在ESR零點的位置。確定

C6值由式得出:

High Frequency Operation 高額補償

MP1584的開關頻率可通過外接電阻編程至1.5MHz

開關頻率越高，電容的感應電抗(XL)占主導地位，因此輸入/輸出電容的ESL決定了開關頻率越高時的輸入/輸出紋波電壓。因此，強烈建議采用高頻陶瓷電容作為這種高頻工作的輸入解耦電容和輸出濾波電容

當設備切換頻率較高時，布局變得更加重要。它是必不可少的輸入解耦電容，捕獲二極管和MP1584 (Vin pin，SW引腳和PGND)盡可能接近，導線非常短，相當寬。這可以幫助大大降低電壓尖峰上同時降低電磁干擾噪聲水平。

盡量使反饋軌跡遠離電感器和噪聲功率軌跡。這通常是一個好主意，運行反饋跟蹤在PCB的對面電感與接地平面分開兩個。補償組件應該放置在靠近MP1584的位置。不要將補償元件放置在高dv/dt SW節點附近或以下，也不要放置在高di/dt功率回路內。

如果一定要這樣做，適當接地平面必須到位，以隔離那些。開關損耗預計在高開關頻率。?幫助提高 ?熱傳導，一格一格的熱傳導孔 可以在暴露的襯墊下創建。它 建議小一點(15mil 桶徑)使孔本質上是 在電鍍過程中填充，從而幫助 傳導到另一邊。?洞太大 在焊接過程中是否會導致“焊料吸干”問題 再流焊過程。球場(距離在幾個這樣的熱力中心之間) ?

一個地區的通孔一般為40mil?。

External Bootstrap Diode 外部自舉二極管

當輸入電壓不大于5V或系統有5V導軌時，建議加外置自舉二極管。這有助于提高調節器的效率。自舉二極管可以是一個低成本的一個，如IN4148或BAT54

該二極管也推薦用于高占空比操作(當VOUT /VIN >65%)或低< 5 VIN (VIN)的應用程序

在空載或輕載時，變換器可以以脈沖跳變方式工作，以保持調節中的輸出電壓。因此，刷新BS電壓的時間更少。為了在這樣的工作條件下有足夠的柵極電壓，VIN -VOUT的差值應大于3V。例如，如果VOUT設置為3.3V, VIN需要大于3.3V+3V=6.3V才能在空載或輕載時維持足夠的BS電壓。為了滿足這一要求，EN引腳可用于將輸入UVLO電壓編程到Vout+3V

PCB LAYOUT GUIDE PCB繪制指導

PCB布局對于實現穩定運行非常重要。強烈建議重復使用優化性能的EVB布局

如果需要更改，請按照這些指導方針并參考圖5

1)保持開關電流路徑短，最小化輸入電容、高邊MOSFET和外置開關二極管形成的回路面積

2)建議旁路陶瓷電容靠近VIN Pin

3)確保所有反饋連接都是短而直接的。將反饋電阻和補償元件放置在盡可能靠近芯片的地方

4)讓SW遠離敏感模擬區域，如FB

5)將IN、SW、特別是GND分別連接到一個較大的銅區，對芯片進行冷卻，提高芯片的熱性能和長期可靠性

總結

以上是生活随笔為你收集整理的专题：手把手学习硬件基础之手册阅读------开关电源MP1548的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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