1、描述：MP1584是一個(gè)自帶內(nèi)部集成的高側(cè)高壓MOSFET電源的高頻降壓穩(wěn)壓器，它提供3A輸出電流模式控制，快速環(huán)路響應(yīng)和容易補(bǔ)償。

4.5V至28V寬電壓輸入范圍，適應(yīng)各種降壓應(yīng)用，包括自動(dòng)輸入環(huán)境。可以應(yīng)用于電池應(yīng)用環(huán)境中最低100uA。

通過(guò)在輕負(fù)載條件下降低開(kāi)關(guān)頻率以降低開(kāi)關(guān)和柵極驅(qū)動(dòng)損耗，實(shí)現(xiàn)了寬負(fù)載范圍內(nèi)的高功率轉(zhuǎn)換效率。

2、FEATURES

4.5-28V寬電壓輸入范圍

可編程開(kāi)關(guān)頻率100K-1.5M

高效率的輕負(fù)載脈沖跳躍模式?

采用陶瓷電容穩(wěn)定

內(nèi)部軟啟動(dòng)

在沒(méi)有限制的情況下帶有設(shè)定電流上限電流感應(yīng)電阻

3、APPLICATIONS

?高壓電源轉(zhuǎn)換

?汽車(chē)系統(tǒng)

?工業(yè)電力系統(tǒng)

?分布式電力系統(tǒng)

?電池供電系統(tǒng)

4、TYPICAL APPLICATION

5、ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 絕對(duì)最大額定參數(shù)

輸入電壓 -0.3V TO +30V

開(kāi)關(guān)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(xù)功耗 25°下不能超過(guò)2.5W

Junction Temperature 工作溫度 150℃

Lead Temperature 焊接溫度 260℃

Storage Temperature 儲(chǔ)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(shuō)明

a、SW----開(kāi)關(guān)引腳。高側(cè)開(kāi)關(guān)的輸出，需配備正向壓降肖特基二極管對(duì)地。二極管必須靠近SW引腳減少開(kāi)關(guān)尖峰；

b、EN----使能輸入。引腳低于指定閾值關(guān)閉芯片。拉高超過(guò)指定閾值使能芯片

c、COMP----補(bǔ)償引腳，該引腳是運(yùn)放的輸出。控制回路的頻率補(bǔ)償應(yīng)用于這個(gè)引腳

d、FB----反饋引腳。該引腳是運(yùn)放的輸入。輸出電壓由電阻分壓設(shè)定連接在輸出與GND之間，它講Vout的比例降低到等于內(nèi)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(kāi)關(guān)路徑。

f、FREQ----開(kāi)關(guān)頻率控制引腳，這個(gè)引腳連接一個(gè)電阻到地來(lái)設(shè)置開(kāi)關(guān)頻率；

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

h、BST----自舉引導(dǎo)，這是內(nèi)部浮動(dòng)高側(cè)MOSFET驅(qū)動(dòng)管的正電源，在這個(gè)引腳和SW之間連接一個(gè)旁路電容

MP1584是一個(gè)可調(diào)頻率，非同步，降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，并且集成高側(cè)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(shí)現(xiàn)快速的回路響應(yīng)和易于補(bǔ)償。

IC提供輸入電壓范圍寬，內(nèi)置軟啟動(dòng)控制，限流精度高；

PWM Control

由中等到高輸出電流時(shí)，MP1584工作在固定頻率，峰值電流控制調(diào)節(jié)輸出電壓。PWM周期由內(nèi)部時(shí)鐘啟動(dòng)；功率MOS管打開(kāi)并保持打開(kāi)方法設(shè)置的值比較電壓，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，它在下一次之前至少保持關(guān)閉100ns ?周期的開(kāi)始。?如果，在一個(gè)PWM周期，功率MOSFET的電流沒(méi)有達(dá)到COMP設(shè)置的電流值，功率MOSFET保持開(kāi)，節(jié)省關(guān)斷操作。

Error Amplifier 誤差信號(hào)放大器

誤差放大器將FB引腳電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)(REF)進(jìn)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(lái)給外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)充電，形成COMP電壓，COMP電壓用來(lái)控制功率MOSFET電流。

在運(yùn)行過(guò)程中，最小COMP電壓箝位到0.9V，最大箝位到2.0V。在關(guān)機(jī)模式下，COMP在內(nèi)部下拉到GND。COMP不能超過(guò)2.6V

Internal Regulator 內(nèi)部監(jiān)控器

大部分內(nèi)部電路由2.6V內(nèi)部穩(wěn)壓器供電。該調(diào)節(jié)器接受VIN輸入，并在全VIN范圍內(nèi)工作。當(dāng)VIN大于3.0V時(shí)，穩(wěn)壓器的輸出處于完全調(diào)節(jié)狀態(tài)。當(dāng)VIN低于3.0V時(shí)，輸出減小

Enable Control 使能控制

MP1584有一個(gè)專(zhuān)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(guò)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(dāng)浮動(dòng)時(shí)，EN被內(nèi)部的1μA電流源拉到3.0V左右，使能。要把它拉下來(lái)，需要1uA電流控制塊。

當(dāng)EN拉低到1.2V以下時(shí)，芯片進(jìn)入最低關(guān)機(jī)電流模式。當(dāng)EN大于零但低于其上升閾值時(shí)，芯片仍處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，但關(guān)機(jī)電流略有增加。

Under-Voltage Lockout(UVLO) 欠壓鎖定

采用欠壓鎖定(UVLO)來(lái)保護(hù)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(nèi)部軟起動(dòng)

采用軟啟動(dòng)的方式來(lái)防止轉(zhuǎn)換器在啟動(dòng)過(guò)程中輸出電壓過(guò)沖。當(dāng)芯片啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)部電路產(chǎn)生軟啟動(dòng)電壓(SS)從0V上升到2.6V。當(dāng)它低于內(nèi)部參考(REF)時(shí)，SS覆蓋REF，所以誤差放大器使用SS作為參考。當(dāng)SS大于REF時(shí)，REF恢復(fù)控制

Thermal Shutdown 過(guò)熱保護(hù)

熱關(guān)閉是為了防止芯片在過(guò)高的溫度下工作。當(dāng)硅模溫度高于它的上限時(shí)，它會(huì)關(guān)閉整個(gè)芯片。當(dāng)溫度低于其下限閾值時(shí)，芯片重新使能。

Floating Driver and Booststrap Charging 浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序和Bootstrap充電

浮動(dòng)功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)外部自舉電容器供電。這個(gè)浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序有自己的UVLO保護(hù)。這UVLO的上升閾值為2.2V，閾值為150mV.

自舉電容器被充電和調(diào)節(jié)到大約5V由專(zhuān)用的內(nèi)部自舉調(diào)節(jié)器。當(dāng)BST和SW節(jié)點(diǎn)之間的電壓低于其調(diào)節(jié)電壓時(shí)，連接VIN和BST的PMOS通晶體管被打開(kāi)。充電電流路徑為VIN - BST - SW。外部電路應(yīng)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(dāng)功率MOSFET是ON時(shí)，VIN大約等于SW，所以自舉電容不能被充電。當(dāng)外部二極管打開(kāi)時(shí)，VIN和SW的差值最大，這是充電的最佳時(shí)期。當(dāng)電感中沒(méi)有電流時(shí)，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(shí)間周期較短，因此自舉電容器可能無(wú)法充分充電,

在內(nèi)部電路沒(méi)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(lái)確保自舉電壓在正常的操作區(qū)域。引用外部應(yīng)用部分的自舉二極管

浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的直流靜態(tài)電流約為20 μ A。確保西南節(jié)點(diǎn)的流血電流高于這個(gè)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(guò)電流感應(yīng)MOSFET被準(zhǔn)確地感知。然后將其送入高速電流比較器進(jìn)行電流模式控制。電流比較器將這種感應(yīng)到的電流作為它的輸入之一。當(dāng)功率MOSFET打開(kāi)時(shí)，比較器首先被關(guān)閉，直到打開(kāi)過(guò)渡結(jié)束，以避免噪聲問(wèn)題。比較器然后比較電源開(kāi)關(guān)電流和COMP電壓。當(dāng)被測(cè)電流高于COMP電壓時(shí)，比較器輸出較低，關(guān)閉功率MOSFET。

Startup and Shutdown 如果VIN和EN都高于適當(dāng)?shù)拈撝?#xff0c;芯片啟動(dòng)。參考?jí)K首先啟動(dòng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的參考電壓和電流，然后內(nèi)部調(diào)節(jié)器被啟用。調(diào)節(jié)器為剩余電路提供穩(wěn)定的供電，當(dāng)內(nèi)部供電軌道是向上的時(shí)候，內(nèi)部定時(shí)器保持功率MOSFET OFF大約50個(gè)μs使啟動(dòng)故障變?yōu)榭瞻住．?dāng)內(nèi)部軟啟動(dòng)塊被啟用時(shí)，它首先保持其SS輸出低，以確保剩余電路準(zhǔn)備好，然后慢慢上升。

有三種情況可以關(guān)閉芯片:EN low，VIN低和熱關(guān)閉。在關(guān)機(jī)過(guò)程中，電源MOSFET首先關(guān)閉，以避免任何故障觸發(fā)。COMP電壓和內(nèi)部供電軌然后被拉下來(lái) Programmable Oscillator 可編程振蕩器

MP1584振蕩頻率由外部電阻設(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)MP1584空載時(shí)，輸出端可以看到來(lái)自高側(cè)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(gè)值，R1可以由

例如，對(duì)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(kāi)關(guān)輸入電壓驅(qū)動(dòng)的同時(shí)向輸出負(fù)載提供恒定的電流。較大的電感值將導(dǎo)致更小的紋波電流，從而導(dǎo)致更低的輸出紋波電壓。然而，較大值的電感器會(huì)有較大的物理尺寸，較高的串聯(lián)電阻，和/或較低的飽和電流

確定電感使用的一個(gè)好規(guī)則是允許電感中的峰值紋波電流約為最大開(kāi)關(guān)電流限制的30%。此外，確保峰值電感電流低于最大開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)頻率，ΔIL是峰峰值電感紋波電流

選擇一個(gè)在最大電感峰值電流下不會(huì)飽和的電感。電感器的峰值電流可以用

其中ILOAD為負(fù)載電流

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

Output Rectifier Diode 輸出整流二極管

當(dāng)高側(cè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，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(fù)時(shí)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(fù)載電流的二極管

Input Capacitor

降壓變換器的輸入電流是不連續(xù)的，因此需要一個(gè)電容在保持直流輸入電壓的同時(shí)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(jiǎn)化操作，應(yīng)選擇額定有效值大于最大負(fù)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(dāng)使用電解電容器或鉭電容器時(shí)，應(yīng)將0.1μF的小型高質(zhì)量陶瓷電容器放置在盡可能靠近IC的位置。當(dāng)使用陶瓷電容器時(shí)，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(guò)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(guò)

其中L為電感值，RESR為輸出電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)值

對(duì)于陶瓷電容器，開(kāi)關(guān)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(jiǎn)化，輸出電壓紋波可以用

在鉭或電解電容器的情況下，在開(kāi)關(guān)頻率ESR占主導(dǎo)地位的阻抗。為了簡(jiǎn)化，輸出紋波可以近似為

輸出電容的特性也會(huì)影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。MP1584可優(yōu)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(bǔ)償和快速瞬態(tài)響應(yīng)。通過(guò)COMP引腳控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。COMP引腳是內(nèi)部誤差放大器的輸出。串聯(lián)電容-電阻組合設(shè)置零極組合來(lái)控制控制系統(tǒng)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(yīng)跨導(dǎo)，9A/V;RLOAD為負(fù)載電阻值。

這個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)重要的極端。一是由于補(bǔ)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(fù)載電阻。這些極點(diǎn)位于

式中，GEA為誤差放大器跨導(dǎo)，60μA/V

由于補(bǔ)償電容(C3)和補(bǔ)償電阻(R3)，系統(tǒng)有一個(gè)重要的零。這個(gè)零點(diǎn)的位置是

如果輸出電容有一個(gè)大的電容和/或高ESR值，系統(tǒng)可能有另一個(gè)重要的零。由于輸出電容的ESR和電容，零點(diǎn)位于

在這種情況下(如圖2所示)，由補(bǔ)償電容(C6)和補(bǔ)償電阻(R3)設(shè)置的第三極用于補(bǔ)償ESR零對(duì)環(huán)路增益的影響。這個(gè)極點(diǎn)位于

補(bǔ)償設(shè)計(jì)的目標(biāo)是塑造變換器的傳遞函數(shù)，以獲得理想的環(huán)路增益。反饋回路具有單位增益的系統(tǒng)的交叉頻率是很重要的。較低的交叉頻率會(huì)導(dǎo)致線路和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)變慢，而較高的交叉頻率會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是將交叉頻率設(shè)置為開(kāi)關(guān)頻率的約十分之一。表3列出了不同輸出電容和電感對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓的補(bǔ)償元件的典型值。

對(duì)補(bǔ)償元件的值進(jìn)行了優(yōu)化，使其在給定條件下具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)和良好的穩(wěn)定性

為了針對(duì)表3中未列出的條件優(yōu)化補(bǔ)償組件，可以使用以下過(guò)程

1. 選擇補(bǔ)償電阻(R3)來(lái)設(shè)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(bǔ)償電容(C3)以達(dá)到所需的相位裕度。對(duì)于具有典型電感值的應(yīng)用，將補(bǔ)償零點(diǎn)fZ1設(shè)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(jù)下列公式確定C3的值

3.確定是否需要第二個(gè)補(bǔ)償電容器(C6)。如果輸出電容的ESR零點(diǎn)位于開(kāi)關(guān)頻率的一半以下，或以下關(guān)系是有效的

如果是這種情況，那么添加第二個(gè)補(bǔ)償電容(C6)，以設(shè)置極fP3在ESR零點(diǎn)的位置。確定

C6值由式得出:

High Frequency Operation 高額補(bǔ)償

MP1584的開(kāi)關(guān)頻率可通過(guò)外接電阻編程至1.5MHz

開(kāi)關(guān)頻率越高，電容的感應(yīng)電抗(XL)占主導(dǎo)地位，因此輸入/輸出電容的ESL決定了開(kāi)關(guān)頻率越高時(shí)的輸入/輸出紋波電壓。因此，強(qiáng)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(dāng)設(shè)備切換頻率較高時(shí)，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(dǎo)線非常短，相當(dāng)寬。這可以幫助大大降低電壓尖峰上同時(shí)降低電磁干擾噪聲水平。

盡量使反饋軌跡遠(yuǎn)離電感器和噪聲功率軌跡。這通常是一個(gè)好主意，運(yùn)行反饋跟蹤在PCB的對(duì)面電感與接地平面分開(kāi)兩個(gè)。補(bǔ)償組件應(yīng)該放置在靠近MP1584的位置。不要將補(bǔ)償元件放置在高dv/dt SW節(jié)點(diǎn)附近或以下，也不要放置在高di/dt功率回路內(nèi)。

如果一定要這樣做，適當(dāng)接地平面必須到位，以隔離那些。開(kāi)關(guān)損耗預(yù)計(jì)在高開(kāi)關(guān)頻率。?幫助提高 ?熱傳導(dǎo)，一格一格的熱傳導(dǎo)孔 可以在暴露的襯墊下創(chuàng)建。它 建議小一點(diǎn)(15mil 桶徑)使孔本質(zhì)上是 在電鍍過(guò)程中填充，從而幫助 傳導(dǎo)到另一邊。?洞太大 在焊接過(guò)程中是否會(huì)導(dǎo)致“焊料吸干”問(wèn)題 再流焊過(guò)程。球場(chǎng)(距離在幾個(gè)這樣的熱力中心之間) ?

一個(gè)地區(qū)的通孔一般為40mil?。

External Bootstrap Diode 外部自舉二極管

當(dāng)輸入電壓不大于5V或系統(tǒng)有5V導(dǎo)軌時(shí)，建議加外置自舉二極管。這有助于提高調(diào)節(jié)器的效率。自舉二極管可以是一個(gè)低成本的一個(gè)，如IN4148或BAT54

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

在空載或輕載時(shí)，變換器可以以脈沖跳變方式工作，以保持調(diào)節(jié)中的輸出電壓。因此，刷新BS電壓的時(shí)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(yīng)大于3V。例如，如果VOUT設(shè)置為3.3V, VIN需要大于3.3V+3V=6.3V才能在空載或輕載時(shí)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U(xiǎn)VLO電壓編程到Vout+3V

PCB LAYOUT GUIDE PCB繪制指導(dǎo)

PCB布局對(duì)于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。強(qiáng)烈建議重復(fù)使用優(yōu)化性能的EVB布局

如果需要更改，請(qǐng)按照這些指導(dǎo)方針并參考圖5

1)保持開(kāi)關(guān)電流路徑短，最小化輸入電容、高邊MOSFET和外置開(kāi)關(guān)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(bǔ)償元件放置在盡可能靠近芯片的地方

4)讓SW遠(yuǎn)離敏感模擬區(qū)域，如FB

5)將IN、SW、特別是GND分別連接到一個(gè)較大的銅區(qū)，對(duì)芯片進(jìn)行冷卻，提高芯片的熱性能和長(zhǎng)期可靠性

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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