美国芯源系统有限公司(MonolithicPowerSystems,简称MPS)是一家全球知名的高性能模拟和混合信号半导体公司,总部位于美国加州圣荷塞。公司创建于1997年,集设计、研发、制造、销售为一体,于2004年成功在美国纳斯达克上市(NASDAQ:MPWR)。MPS官方网站:www.monolithicpower.com
MP1593是一款集成内部功率MOSFET的降压型DC-DC转换器,主要用于实现从较高的输入电压到较低稳定输出电压的转换。在使用该芯片设计电源电路时,需要注意以下几个关键点:
一、芯片特点与规格说明
•MP1593可支持宽范围的输入电压,通常为4.5V至28V或更高的电压。
•它能够提供高达3A的连续输出电流,并具有良好的负载和线路调整率。
•采用电流模式控制架构,以提高系统的响应速度和稳定性,简化环路补偿设计。
•内置软启动功能有助于减少启动过程中的浪涌电流。
•集成了多种保护功能,如过流保护(OCP)、欠压锁定(UVLO)以及热关断(TSD)等。
二、应用设计步骤
参数确定:
•确定所需的输入电压范围和目标输出电压。
•根据负载需求计算所需的最小和最大输出电流,确保芯片能满足要求。
•选择合适的电感值和输出滤波电容,这需要根据数据手册推荐的设计公式和图表进行计算。
2. 外部元件选择:
•电感:选择适合开关频率和输出电流的电感,考虑饱和电流、自谐振频率等因素,同时保证足够的纹波电流裕量。
•输出电容:选择低ESR、高耐压的陶瓷电容与电解电容配合使用,用于滤波和保持输出电压稳定。
•电阻分压网络:通过设置外部分压网络来设定输出电压,参考数据手册中关于FB引脚分压电路的配置方法。
3. 环路补偿设计:
•MP1593作为电流模式控制器,其内部已经包含补偿网络,但可能需要针对特定应用微调外部补偿网络,以优化系统瞬态响应和稳定性。
4. 保护功能配置:
•设定过流保护阈值,这通常涉及连接到COMP引脚的外部电阻和电容的选择。
•检查并确保欠压锁定和热关断阈值符合应用要求。
5. 布局布线注意事项:
•为了降低EMI和噪声,应合理安排PCB上的电源层和地平面,确保高频信号路径最短。
•尽量减小功率回路面积,包括电感、输入电容、输出电容和MOSFET间的连线。
•输出滤波电容尽量靠近芯片放置,以降低寄生电感的影响。
6. 调试与测试:
•芯片上电后,先确认启动正常,无异常发热现象。
•使用示波器测量输出电压和电流波形,确保它们满足设计指标。
•在满载和轻载条件下验证效率和负载调节性能。
三、实例分析与操作指南
在实际应用中,按照上述步骤,工程师需查阅MP1593详细的数据手册,了解具体的应用电路图例和相关参数计算方法。在设计过程中,严格遵循制造商提供的建议和标准实践,可以有效地设计出高效稳定的MP1593降压转换器电路。此外,还要注意对电磁兼容性(EMC)及热管理问题进行适当处理,以确保电源模块在整个工作温度范围内都能可靠运行。
基本特性如下:
引脚如下,芯片底部有散热盘:
关于VFB和输出的计算:
手册给出的典型例子:
各个引脚的作用:
PCB的布局布线:
常用电路: