什么是mp9943,mp9943的基礎(chǔ)知識(shí)?


概述
MP9943 是由 Monolithic Power Systems(MPS)公司推出的一款高效率、高性能的同步降壓(buck)型開(kāi)關(guān)電源控制芯片。該芯片集成了高側(cè)與低側(cè)功率 MOSFET,可實(shí)現(xiàn)最大 3A 峰值輸出電流,并可在高達(dá) 36V 的輸入電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。與傳統(tǒng)分立式方案相比,MP9943 通過(guò)集成 MOSFET、電流檢測(cè)電路以及多種保護(hù)功能,極大地簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì),提高了整體功率密度與系統(tǒng)可靠性。MP9943 的內(nèi)部采用電流模式(current-mode)控制架構(gòu),配合固定頻率的 PWM 驅(qū)動(dòng),使得瞬態(tài)響應(yīng)速度更快,環(huán)路補(bǔ)償更為簡(jiǎn)便,有效降低輸出紋波并提升負(fù)載穩(wěn)定性。此外,芯片內(nèi)置軟啟動(dòng)(soft-start)功能、電源良好(Power-Good)指示、過(guò)流保護(hù)(OCP)、過(guò)溫保護(hù)(OTP)以及欠壓鎖定(UVLO)等多種保護(hù)特性,滿足工業(yè)、通信、汽車電子、云計(jì)算及消費(fèi)類電子等領(lǐng)域的多種應(yīng)用需求。MP9943 通常采用小型 QFN‐8 封裝形式,以節(jié)省 PCB 布局空間并有助于熱量散發(fā)。通過(guò)合理的外部無(wú)源元件搭配與布局優(yōu)化,MP9943 可為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)穩(wěn)定可靠、效率極高的降壓電源解決方案。以下內(nèi)容將從芯片特性、引腳功能、工作原理、典型應(yīng)用、PCB 布局建議、性能曲線分析等多方面進(jìn)行詳盡介紹,幫助讀者全面了解 MP9943 的基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用注意事項(xiàng)。
主要特性
集成高側(cè)與低側(cè)功率 MOSFET,可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 3A 峰值輸出電流,減小外部元件數(shù)量;
寬輸入電壓范圍:4.5V ~ 36V,使其適用于 12V、24V 等不同電源系統(tǒng);
同步整流結(jié)構(gòu)(Synchronous Rectification)提高了轉(zhuǎn)換效率,在中小負(fù)載情況下效率可達(dá)到 90% 以上;
固定 410kHz 開(kāi)關(guān)頻率,配合電流模式控制,提供快速瞬態(tài)響應(yīng)并簡(jiǎn)化環(huán)路補(bǔ)償;
內(nèi)置過(guò)流保護(hù)(OCP),當(dāng)輸出電流超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài);
內(nèi)置欠壓鎖定(UVLO)功能,在輸入電壓低于設(shè)定閾值時(shí)停止工作,防止輸出紊亂;
帶軟啟動(dòng)(soft-start)功能,有效抑制開(kāi)機(jī)時(shí)的突入電流,保護(hù)電源與負(fù)載;
過(guò)熱保護(hù)(OTP),當(dāng)芯片溫度超過(guò)安全閾值時(shí)自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)模式并關(guān)斷輸出;
Power-Good(PGOOD)輸出功能,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓是否達(dá)到設(shè)定值,用于系統(tǒng)監(jiān)控與狀態(tài)指示;
內(nèi)部電流檢測(cè)與峰值電流控制,提升負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)性能,并方便環(huán)路穩(wěn)定性設(shè)計(jì);
封裝類型為 QFN-8(3mm×3mm),具備良好的散熱性能;
工作溫度范圍寬,可在工業(yè)級(jí)環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行(–40℃ ~ +125℃)。
引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)
MP9943 采用標(biāo)準(zhǔn) QFN-8(3mm×3mm)封裝形式,引腳排列緊湊且功能豐富。下面分別介紹每個(gè)引腳的功能:
VIN(引腳 1):輸入電源引腳,接至 4.5V ~ 36V 的輸入電壓。該引腳下方為散熱焊盤(pán),用于將芯片內(nèi)部產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到 PCB 裸露銅箔區(qū)域,提高散熱效率。使用時(shí)需在 VIN 引腳附近添加去耦電容,以降低輸入回路寄生阻抗并抑制輸入紋波。
VCC(引腳 2):內(nèi)部邏輯電源引腳,芯片通過(guò)內(nèi)部升壓電路從 VIN 引腳獲取電能,并穩(wěn)定生成 VCC 電壓,為內(nèi)部控制電路和驅(qū)動(dòng)電路供電。設(shè)計(jì)者需在 VCC 引腳與 GND 之間外接一顆 1μF 左右的去耦陶瓷電容,以保證驅(qū)動(dòng)和控制電路穩(wěn)定工作。
PGOOD(引腳 3):電源良好指示輸出,當(dāng)輸出電壓達(dá)到設(shè)定穩(wěn)壓值并保持一段時(shí)間后,PGOOD 引腳輸出高電平;當(dāng)輸出電壓低于設(shè)定值或出現(xiàn)保護(hù)狀態(tài)時(shí),PGOOD 輸出低電平。PGOOD 通??芍苯佑糜?MCU 邏輯電平輸入口,通過(guò)上拉電阻拉至合適電平。
FB(引腳 4):反饋輸入引腳,用于檢測(cè)輸出電壓并與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行對(duì)比,從而調(diào)整占空比。設(shè)計(jì)者需將 FB 引腳通過(guò)一個(gè)外部分壓電阻網(wǎng)絡(luò)與輸出 VOUT 連接,以實(shí)現(xiàn)想要的輸出電壓設(shè)定。推薦分壓電阻之和不超過(guò) 100kΩ,以降低熱漂移與噪聲影響。
GND(引腳 5):地引腳,為芯片內(nèi)部邏輯電路、功率 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路及外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的參考地。該引腳應(yīng)與整個(gè)電路的地平面相連,并盡量減少分支回路。GND 引腳須與底部散熱焊盤(pán)相連,形成完整的熱回流路徑。
BST(引腳 6):高側(cè) MOSFET 驅(qū)動(dòng)引腳,提供高端驅(qū)動(dòng)電壓以驅(qū)動(dòng)高側(cè)功率 MOSFET。BST 引腳需通過(guò)一個(gè)飛躍電容(通常 0.01μF ~ 0.1μF)連接至 SW 引腳,以形成升壓電荷泵求得高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電壓。
SW(引腳 7):開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)引腳,與外部電感、電容一起構(gòu)成降壓轉(zhuǎn)換器的主要功率環(huán)路。SW 引腳可直接承受高達(dá) 36V 的電壓脈動(dòng),設(shè)計(jì)時(shí)要格外注意布局與走線,確保 MOSFET 漏極至 SW 引腳的回流電流路徑最短。輸出電感與輸出電容需盡量靠近 SW 引腳,以降低 EMI 干擾與寄生振蕩。
EN(引腳 8):芯片使能引腳(Enable),高電平有效。當(dāng) EN 引腳電壓高于 1.2V(典型值)時(shí),芯片進(jìn)入正常工作狀態(tài);當(dāng) EN 引腳電壓低于 0.4V 時(shí),芯片關(guān)閉輸出進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài),但內(nèi)部參考和邏輯電路仍保持上電,卻會(huì)極大降低靜態(tài)電流。該引腳可直接與外部 MCU 引腳相連控制開(kāi)關(guān),也可以通過(guò)外部分壓連接到 VIN,實(shí)現(xiàn)欠壓鎖定及自動(dòng)重啟功能。
在芯片內(nèi)部,MP9943 核心采用電流模式 PWM 控制器(Peak-Current Mode Control),配合內(nèi)置參考電壓(通常為 0.8V ±1%)和比較器,將采樣到的電感電流峰值與內(nèi)部參考進(jìn)行比較,從而在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期結(jié)束時(shí)調(diào)整高側(cè) MOSFET 的導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)。內(nèi)部還集成了故障檢測(cè)與保護(hù)單元,如:欠壓鎖定(UVLO)模塊、過(guò)流檢測(cè)(OCP)模塊、過(guò)溫保護(hù)(OTP)模塊、軟啟動(dòng)(Soft-Start)電路以及過(guò)壓保護(hù)(OVP)檢測(cè)電路。所有這些功能協(xié)同工作,使得 MP9943 在各種苛刻條件下都能保持穩(wěn)定可靠的輸出,并在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),防止損壞。
工作原理
MP9943 的工作原理基于典型的電流模式降壓轉(zhuǎn)換架構(gòu),該架構(gòu)主要包括:輸入濾波、功率開(kāi)關(guān)、同步整流、輸出濾波與控制反饋四大部分。具體如下:
輸入濾波與偏置電源
當(dāng)輸入電壓(VIN)加至 VIN 引腳時(shí),內(nèi)部升壓電路會(huì)快速將 VIN 轉(zhuǎn)換成 VCC,為芯片內(nèi)部邏輯與驅(qū)動(dòng)電路提供穩(wěn)定電壓。與此同時(shí),輸入電容(通常在 VIN 與 GND 之間放置 10μF ~ 22μF 的低 ESR 陶瓷電容)用于濾除輸入電源紋波并為開(kāi)關(guān) MOSFET 提供瞬態(tài)電流。輸入濾波能夠降低高頻開(kāi)關(guān)噪聲對(duì)上游電源的干擾。功率開(kāi)關(guān)與同步整流
MP9943 內(nèi)部集成了一顆高側(cè) MOSFET 和一顆低側(cè) MOSFET。高側(cè) MOSFET 的漏極連接至 VIN,通過(guò) BST 引腳驅(qū)動(dòng)高側(cè)柵極,實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的快速切換;低側(cè) MOSFET 則連接在內(nèi)部并聯(lián)二極管位置,當(dāng)高側(cè) MOSFET 關(guān)斷后,低側(cè) MOSFET 導(dǎo)通,將電流引導(dǎo)到地端,實(shí)現(xiàn)能量回收與同步整流。與使用外部肖特基二極管進(jìn)行續(xù)流相比,同步整流大幅降低了導(dǎo)通損耗與整流損耗,從而有效提升了整個(gè)轉(zhuǎn)換器的效率。電感與輸出濾波
SW 引腳外接電感(L)和輸出電容(C)。當(dāng)高側(cè) MOSFET 導(dǎo)通時(shí),VIN 通過(guò)電感對(duì)輸出電容供電,電感儲(chǔ)能;當(dāng)高側(cè) MOSFET 關(guān)斷時(shí),低側(cè) MOSFET 導(dǎo)通,電感向輸出繼續(xù)供電,同時(shí)電感釋放能量。輸出電容(通常選用 22μF ~ 47μF 低 ESR 陶瓷電容或固態(tài)電容)用于濾除電感電流的紋波,提供穩(wěn)定的直流輸出電壓(VOUT)。電流模式控制與 PWM 調(diào)制
MP9943 內(nèi)部的電流檢測(cè)電路會(huì)在高側(cè) MOSFET 導(dǎo)通時(shí)檢測(cè)電感電流,并把檢測(cè)到的峰值電流信號(hào)與一個(gè)電壓模式誤差放大器(Error Amplifier)的輸出(即電壓誤差信號(hào))進(jìn)行比較。該比較結(jié)果作用于 PWM 控制器,以決定高側(cè) MOSFET 的關(guān)斷時(shí)刻,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的穩(wěn)壓。相比于電壓模式控制,電流模式控制可以在負(fù)載突變時(shí)更快速地調(diào)整占空比,獲得更好的瞬態(tài)響應(yīng)性能,并簡(jiǎn)化外部環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)。軟啟動(dòng)與電源良好指示
芯片上電或使能有效后,軟啟動(dòng)電路會(huì)緩慢拉升內(nèi)部參考電壓或誤差放大器輸出,使輸出電壓逐步上升,以防止因突發(fā)的輸出對(duì)地短路或輸出大電容的充電造成的浪涌電流。軟啟動(dòng)時(shí)間通常由內(nèi)部電容與內(nèi)部電流源決定,典型值約為 1ms~3ms 之間。輸出電壓達(dá)到設(shè)定值之后,PGOOD 引腳會(huì)輸出高電平,以指示外部系統(tǒng)輸出穩(wěn)定可用。若輸出電壓跌落或發(fā)生保護(hù)關(guān)斷,則 PGOOD 輸出低電平。保護(hù)功能
MP9943 內(nèi)置多重保護(hù)機(jī)制,包括:
過(guò)流保護(hù)(OCP):在每個(gè) PWM 周期內(nèi),當(dāng)電感電流超過(guò)內(nèi)置電流限制閾值時(shí),高側(cè) MOSFET 會(huì)被強(qiáng)制關(guān)斷,并進(jìn)入周期性嘗試重啟的脈沖跳閘模式(hiccup mode),以防止持續(xù)過(guò)流導(dǎo)致元件損壞;
欠壓鎖定(UVLO):當(dāng) VIN 電壓低于典型 4.5V(UVLO 下降閾值)時(shí),芯片內(nèi)部邏輯停止工作,高側(cè)與低側(cè) MOSFET 均不導(dǎo)通,以防止輸出不穩(wěn)定;當(dāng) VIN 電壓上升超過(guò)典型 4.8V(UVLO 上升閾值)時(shí),芯片開(kāi)始正常啟動(dòng);
過(guò)溫保護(hù)(OTP):當(dāng)內(nèi)部結(jié)溫超過(guò)典型 +150℃ 閾值時(shí),芯片會(huì)關(guān)斷輸出,等待溫度下降至安全區(qū)后自動(dòng)恢復(fù)工作;
過(guò)壓保護(hù)(OVP):當(dāng)輸出電壓由于某些異常情況(如反饋網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路)超過(guò)設(shè)定值的約 120% 時(shí),片內(nèi)檢測(cè)電路會(huì)強(qiáng)制關(guān)斷高側(cè) MOSFET,并保持低側(cè) MOSFET 導(dǎo)通,直到下一個(gè)軟啟動(dòng)周期或重啟。
通過(guò)上述各環(huán)節(jié)的協(xié)同工作,MP9943 能夠?yàn)橄掠呜?fù)載提供穩(wěn)定可靠的直流電源,并在異常情況下及時(shí)采取保護(hù)措施,保證整個(gè)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。
典型電氣參數(shù)
下文列舉了 MP9943 主要的典型電氣參數(shù),以便設(shè)計(jì)者在選型與設(shè)計(jì)時(shí)參考:
輸入電壓范圍(VIN)
最低操作電壓(UVLO 關(guān)斷閾值):4.5V(典型)
UVLO 回啟電壓:4.8V(典型)
最高輸入電壓:36V
建議工作范圍:5V ~ 32V,以避免臨界情況下過(guò)高的 MOSFET 壓應(yīng)力。
輸出電壓范圍(VOUT)
反饋基準(zhǔn)電壓:0.8V ±1%
允許輸出電壓最低可設(shè)定為 0.8V,最高輸出電壓受最大占空比約 90% 限制,若 VIN=36V,則最高可達(dá)約 32V 左右,具體需根據(jù)外部分壓電阻比例進(jìn)行配置。
輸出電流(IOUT)
峰值輸出電流:3A(典型,受散熱及外部元器件限制)
持續(xù)輸出電流:2A ~ 2.5A(在自然風(fēng)冷、PCB 銅箔面積 2in2 左右、環(huán)境溫度 25℃ 條件下)
過(guò)流保護(hù)閾值:0.8V/RSENSE(內(nèi)部電流檢測(cè)參考為 0.8V,外部檢測(cè)電阻推薦選 0.05Ω~0.1Ω)
開(kāi)關(guān)頻率(fSW)
固定開(kāi)關(guān)頻率:410kHz(典型)
該頻率在設(shè)計(jì)輸出濾波元件時(shí)具有典型參考價(jià)值,可根據(jù)電感飽和電流與輸出紋波要求選擇 2μH ~ 4.7μH 之間的電感。
MOSFET 導(dǎo)通電阻(RDS(on))
高側(cè) MOSFET RDS(on):約 80mΩ(典型,VGS=10V)
低側(cè) MOSFET RDS(on):約 60mΩ(典型,VGS=10V)
在 VIN 較高,電流較大時(shí),該導(dǎo)通電阻的損耗會(huì)隨之增加,需要合理考慮散熱與效率。
轉(zhuǎn)換效率(η)
在 VIN=12V,VOUT=5V,IOUT=1A 時(shí),效率可在 92% 左右;
在 VIN=24V,VOUT=12V,IOUT=1A 時(shí),效率約為 90%;
在輕載(IOUT≈100mA)時(shí),效率可能降至 70%~80% 范圍,具體需根據(jù) PCB 布局與外部器件決定。
啟動(dòng)與關(guān)斷特性
軟啟動(dòng)時(shí)間(tSS):典型 1ms ~ 3ms,限制輸出電壓上升速率,以降低啟動(dòng)浪涌;
啟動(dòng)延遲時(shí)間(tON): 受軟啟動(dòng)與內(nèi)部邏輯延遲影響,典型值約 100μs;
關(guān)斷時(shí)間(tOFF):當(dāng) EN=0 或 UVLO 觸發(fā)時(shí),高側(cè)與低側(cè) MOSFET 均快速關(guān)斷,輸出進(jìn)入高阻狀態(tài);
保護(hù)參數(shù)
過(guò)流保護(hù)電流閾值(OCP):〈3.2A ~ 3.5A(典型,依賴于外部采樣電阻值)
過(guò)溫保護(hù)溫度閾值(OTP):約 150℃ ±10℃
反饋過(guò)壓保護(hù)閾值(OVP):約 VREF × 1.2 ≈ 0.96V(反饋電壓),對(duì)應(yīng)輸出電壓約為設(shè)定值的 120%。
靜態(tài)電流
使能狀態(tài)靜態(tài)電流(IQ):典型 3mA(不含驅(qū)動(dòng)損耗與輸出泄漏)
關(guān)斷狀態(tài)靜態(tài)電流:典型 0.5μA(EN=0 時(shí))
工作溫度范圍
芯片結(jié)溫范圍:–40℃ ~ +125℃
建議在–40℃ ~ +85℃ 環(huán)境溫度下進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì),以保證長(zhǎng)期可靠性;若需要在高溫環(huán)境下使用,則要考慮 PCB 散熱措施并控制結(jié)溫。
引腳功能詳解與內(nèi)部結(jié)構(gòu)
MP9943 在 QFN-8 封裝中集成了開(kāi)關(guān)控制單元、功率 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器、參考基準(zhǔn)、電流檢測(cè)、保護(hù)電路及邏輯控制電路等子模塊。下面對(duì)主要引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入闡述:
VIN 引腳與內(nèi)部偏置
當(dāng) VIN 進(jìn)入 MP9943 后,芯片內(nèi)部的升壓穩(wěn)壓模塊會(huì)自動(dòng)將 VIN 提升至內(nèi)部邏輯電壓 VCC,大約在 10V 左右,以驅(qū)動(dòng) MOSFET 并為模擬/數(shù)字控制電路供電。內(nèi)部偏置模塊還對(duì) VIN 引腳電壓進(jìn)行欠壓檢測(cè)(UVLO),當(dāng) VIN 低于 4.5V(典型)時(shí),內(nèi)部邏輯停止工作,并將所有功率 MOSFET 關(guān)斷,保護(hù)電源及負(fù)載。此后,當(dāng) VIN 升至 4.8V 以上,芯片重新啟動(dòng),并通過(guò)軟啟動(dòng)緩慢拉升輸出電壓。由于內(nèi)部偏置電路本身會(huì)消耗少量電流,建議在設(shè)計(jì)時(shí)留意 VIN 引腳與 GND 之間的去耦電容布局,以降低工作噪聲并提升轉(zhuǎn)換穩(wěn)定性。VCC 引腳與驅(qū)動(dòng)電路
VCC 引腳輸出穩(wěn)定電壓,為內(nèi)部控制電路與 MOSFET 驅(qū)動(dòng)提供電源,推薦在 VCC 引腳與 GND 之間并聯(lián)一顆 1μF 陶瓷電容,并在更加靠近芯片的地方貼片,以保證驅(qū)動(dòng) MOSFET 閃切時(shí)所需的電脈沖峰值電流能夠被準(zhǔn)確提供。此外,當(dāng) VCC 電容選擇容量過(guò)小時(shí),VCC 紋波可能導(dǎo)致高側(cè)驅(qū)動(dòng)電壓不穩(wěn)定,進(jìn)而產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短等異?,F(xiàn)象,從而影響效率與輸出紋波。BST 與 SW 引腳
BST(Bootstrap)引腳需要外接一個(gè)飛躍電容,一般為 0.01μF ~ 0.1μF 的高品質(zhì) X5R 陶瓷電容,其一端連接 BST 引腳,另一端連接 SW 引腳。當(dāng) SW 電平為低電平(即低側(cè) MOSFET 導(dǎo)通時(shí)),飛躍電容通過(guò)內(nèi)部二極管充電至 VCC – VF(VF 為內(nèi)部二極管正向壓降);當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)高側(cè) MOSFET 時(shí),BST 引腳電壓跟隨 SW 上升一個(gè)飛躍電壓(VCC ? VF),使高側(cè)柵極獲得足夠電壓以實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)通。SW 引腳直接連接外部電感與輸出濾波網(wǎng)絡(luò),其電壓隨開(kāi)關(guān)周期在 VIN 和 GND 之間切換。SW 引腳為功率環(huán)節(jié)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),切換過(guò)程中產(chǎn)生較大電流與高速電壓變化,極易形成回路 EMI 輻射,需特別注意 PCB 布局,保持 SW、BST、CBOOT 組件回路最小,且遠(yuǎn)離敏感模擬與信號(hào)線。FB 引腳與環(huán)路補(bǔ)償
FB(Feedback)引腳用于采樣輸出電壓并將其與內(nèi)部基準(zhǔn) 0.8V 進(jìn)行比較。設(shè)計(jì)者在外部分壓網(wǎng)絡(luò)上需要謹(jǐn)慎選取電阻阻值,以保證分壓網(wǎng)絡(luò)總阻值在 50kΩ ~ 100kΩ 之間,降低熱噪聲與輸入偏流影響。若外部分壓阻值過(guò)高,則在高溫環(huán)境下分壓電阻的溫漂可能導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定,若阻值過(guò)低則會(huì)增加靜態(tài)功耗。為了保證環(huán)路穩(wěn)定性,電流模式控制器本身可以提供一個(gè)內(nèi)置 100kHz 的誤差放大器輸出極點(diǎn),并通過(guò)在 FB 引腳和 GND 之間添加一個(gè) R-C 串聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)南辔辉6取Mǔ5脑O(shè)計(jì)會(huì)在 FB 引腳上并聯(lián)一個(gè) 4.7nF ~ 10nF 的補(bǔ)償電容,以及一個(gè) 1kΩ ~ 5kΩ 的串聯(lián)電阻,以實(shí)現(xiàn)帶零點(diǎn)的補(bǔ)償。PGOOD 引腳與系統(tǒng)監(jiān)控
PGOOD 引腳可直接驅(qū)動(dòng)邏輯電平,當(dāng)輸出電壓到位并達(dá)到設(shè)定精度(±5% 左右)后延遲一段固定時(shí)間(典型 50μs ~ 200μs),PGOOD 將拉高至 VCC,并可通過(guò)外部上拉電阻連接至系統(tǒng) 3.3V 或 5V,以向 MCU 或其他邏輯控制器提供電源就緒信號(hào)。PGOOD 引腳需要注意其耐壓極限,一般設(shè)計(jì)者會(huì)在 PGOOD 與 VCC 之間并聯(lián)一個(gè) 10kΩ 的上拉電阻,以限定輸出電流并避免在異常情況下對(duì)芯片造成過(guò)大負(fù)載。若系統(tǒng)對(duì)掉電順序要求嚴(yán)格,可通過(guò)監(jiān)測(cè) PGOOD 信號(hào)來(lái)決定后級(jí)電路的上電與下電順序,從而保證系統(tǒng)的整體安全性。EN 引腳與使能邏輯
EN(Enable)引腳帶內(nèi)部上拉電阻,當(dāng) EN 直接懸空時(shí),通常會(huì)以內(nèi)部上拉為準(zhǔn),使芯片進(jìn)入正常工作狀態(tài);若需要關(guān)閉芯片,則可將 EN 通過(guò)一個(gè) NPN 晶體管或小信號(hào) MOSFET 拉至 GND,將 EN 電壓拉低至 < 0.4V,從而進(jìn)入關(guān)斷模式。在關(guān)斷模式下,內(nèi)部驅(qū)動(dòng)與控制邏輯停止工作,兩顆功率 MOSFET 均處于關(guān)斷狀態(tài),輸出電壓降至零。同時(shí)芯片靜態(tài)工作電流極低(約 0.5μA),但內(nèi)部參考與某些信號(hào)檢測(cè)電路仍保持給電,用于監(jiān)測(cè)外部使能條件。設(shè)計(jì)者可利用 EN 引腳實(shí)現(xiàn)待機(jī)時(shí)的超低靜態(tài)電流,以及通過(guò) PWM 或數(shù)字信號(hào)對(duì)輸出電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)打開(kāi)與關(guān)閉。
典型電氣參數(shù)表
下表列舉了 MP9943 的關(guān)鍵電氣指標(biāo)與典型數(shù)值,以便設(shè)計(jì)者快速參考。
輸入電壓范圍 | VIN | 4.5 | — | 36 | V | UVLO 下降閾值:4.5V,UVLO 上升閾值:4.8V |
輸出參考電壓 | VREF | 0.792 | 0.8 | 0.808 | V | 誤差 ±1% |
開(kāi)關(guān)頻率 | fSW | — | 410 | — | kHz | 固定頻率 |
峰值輸出電流 | IPEAK | — | 3 | — | A | 受外部散熱與 PCB 散熱面積限制 |
持續(xù)輸出電流 | IOUT | — | 2.5 | — | A | 自然冷卻、環(huán)境溫度 25℃、PCB 銅箔 2in2 條件下 |
高側(cè) MOSFET 導(dǎo)通電阻 | RDS(on)_HS | — | 80 | — | mΩ | VGS=10V |
低側(cè) MOSFET 導(dǎo)通電阻 | RDS(on)_LS | — | 60 | — | mΩ | VGS=10V |
靜態(tài)工作電流(使能有效) | IQ_EN | — | 3 | 5 | mA | 不含驅(qū)動(dòng)損耗與輸出泄漏 |
靜態(tài)工作電流(關(guān)斷模式) | IQ_OFF | — | 0.5 | 1 | μA | EN=0 時(shí) |
過(guò)流保護(hù)閾值 | IOCP | — | 3.2 | 3.5 | A | 依賴外部電流檢測(cè)電阻 RSENSE |
反饋過(guò)壓保護(hù)閾值(FB) | VFB_OVP | — | 0.96 | 1.0 | V | 對(duì)應(yīng)輸出電壓約為設(shè)定值的 120% |
過(guò)溫保護(hù)閾值 | TOTP | — | 150 | 160 | ℃ | 自恢復(fù)式保護(hù) |
EN 高電平使能閾值 | VEN_ON | 1.2 | — | — | V | EN 電壓高于此值時(shí)輸出使能 |
EN 低電平關(guān)斷閾值 | VEN_OFF | — | — | 0.4 | V | EN 電壓低于此值時(shí)輸出關(guān)閉 |
輸出紋波電壓(典型) | VRIPPLE | — | — | 30 | mVpp | VIN=12V,VOUT=5V,IOUT=1A 條件下 |
輸出過(guò)壓檢測(cè)延遲 | tOVP | — | 100 | 200 | μs | 反饋電壓超過(guò) OVP 閾值后的響應(yīng)時(shí)間 |
軟啟動(dòng)時(shí)間 | tSS | — | 2 | 3 | ms | 典型 2ms,可抑制啟動(dòng)涌流 |
典型應(yīng)用電路
在設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用時(shí),MP9943 典型的應(yīng)用電路框圖如下:
CIN(輸入電容):建議在 VIN 引腳與 GND 之間并聯(lián)至少一顆 10μF 的低 ESR 陶瓷電容,以濾除高頻紋波,并在負(fù)載突變時(shí)為芯片提供瞬態(tài)電流支持。若輸入源遠(yuǎn)離芯片或需要更嚴(yán)格的紋波抑制,可追加一個(gè) 4.7μF ~ 22μF 的陶瓷電容。
C1(VCC 旁路電容):在外部連接一顆 1μF 陶瓷電容,緊貼在 VCC 引腳與 GND 之間,用于穩(wěn)定內(nèi)部偏置電源。
R1(使能電阻/電壓檢測(cè)分壓):R1 可由外部 MCU 控制或與 VIN 通過(guò)分壓方式連接,用以實(shí)現(xiàn)欠壓鎖定及自動(dòng)使能功能。例如在某些應(yīng)用中,為了實(shí)現(xiàn)電池低壓自動(dòng)關(guān)機(jī),可將 R1 和另一個(gè)電阻組成分壓器,將 EN 引腳連接至 VIN 分壓點(diǎn),當(dāng) VIN 低于某一設(shè)定值時(shí),EN 將被拉低,芯片進(jìn)入關(guān)斷。
R2、R3(輸出分壓網(wǎng)絡(luò)):外部分壓電阻網(wǎng)絡(luò)連接在輸出電壓(VOUT)與 FB 引腳以及 GND 之間。假設(shè)需要將輸出設(shè)定為 5V,可根據(jù)公式 VOUT=VREF×(1+R2/R3) 進(jìn)行穩(wěn)壓分壓比計(jì)算,若 VREF=0.8V,則 R2/R3=(5V/0.8V?1)≈5.25,可選擇 R3=10kΩ,R2=52kΩ 之類的標(biāo)準(zhǔn)阻值。 分壓電阻之和不宜過(guò)大,以免噪聲與偏置電流影響精度;同時(shí)分壓之總阻值不宜過(guò)低,以控制靜態(tài)功耗。
CBOOT(引導(dǎo)電容):用于為高側(cè) MOSFET 提供柵極電荷,通過(guò)一個(gè) 0.01μF(10nF)~0.1μF(100nF)的高品質(zhì)陶瓷電容連接于 BST 引腳與 SW 引腳之間。該電容需放置在 MP9943 附近,以最小化飛跳回路面積。
L(輸出電感):根據(jù)開(kāi)關(guān)頻率、輸入/輸出電壓及負(fù)載需求選擇適當(dāng)電感值。通常在 410kHz 開(kāi)關(guān)頻率下,若要求輸出電流峰峰紋波小于 30%,可選擇 2.2μH ~ 4.7μH 的低 DCR 電感。電感飽和電流需大于 3A,以保證在滿載或短路情況下不飽和。
COUT(輸出電容):應(yīng)選用多個(gè)并聯(lián)低 ESR 陶瓷電容,以同時(shí)滿足低頻與高頻濾波需求。常見(jiàn)方案為 22μF × 2 或 22μF + 10μF 的組合,以降低輸出紋波同時(shí)保證瞬態(tài)響應(yīng)。若輸出電壓設(shè)定較高或負(fù)載較大,也可在旁路一個(gè)固態(tài)電容或鋁電解電容,用于濾除低頻紋波與儲(chǔ)能。
RSENSE(電流檢測(cè)電阻,可選):如果設(shè)計(jì)者需要更精準(zhǔn)的電流限制,可在 SW 與電感之間串聯(lián)一個(gè)小阻值電阻(如 0.05Ω ~ 0.1Ω),并將該電阻兩端采集信號(hào)反饋至 MP9943 內(nèi)部(若器件支持外部電流檢測(cè)引腳)。但由于 MP9943 內(nèi)部已集成電流檢測(cè)電路,通常只需要一個(gè)高精度分流電阻在 GND 一側(cè)進(jìn)行采樣即可。
電路部分應(yīng)注意:
將所有與 SW 相關(guān)的高電流環(huán)路(包括高側(cè) MOSFET 漏極、CIN、L 和 COUT)布局為最小閉環(huán)面積,以減少 EMI 輻射和導(dǎo)通損耗。
將分壓電阻與補(bǔ)償電容(連接于 FB 引腳)盡量靠近芯片放置,以降低反饋環(huán)路噪聲。
確保 BST 飛躍電容緊貼于 BST 與 SW 引腳之間,以提供穩(wěn)定的高側(cè)驅(qū)動(dòng)電壓;避免走線過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致升壓失敗。
PGOOD 上拉電阻需要與負(fù)載邏輯電平匹配,避免在輸出故障時(shí)對(duì)芯片施加過(guò)高拉力;同時(shí),不可使用過(guò)低阻值,以免拉高電流導(dǎo)致芯片內(nèi)部無(wú)法正常驅(qū)動(dòng)。
EN 引腳可與 MCU GPIO 口直接連接,并在 MCU 中實(shí)現(xiàn)上電延時(shí)、軟關(guān)斷、欠壓關(guān)斷等功能,保證系統(tǒng)在上電時(shí)輸出逐步上升或下降平滑不會(huì)過(guò)沖。
PCB 布局與走線建議
MP9943 的 PCB 布局對(duì)其性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要,良好的 PCB 設(shè)計(jì)不僅能提升效率、降低熱阻,還可抑制 EMI 對(duì)整體系統(tǒng)的干擾。以下要點(diǎn)值得注意:
功率回路最短最寬
為了減少寄生電感和寄生電阻,建議將 VIN、SW、L、CIN 和 COUT 構(gòu)成的功率回路設(shè)計(jì)為最短、最寬的銅箔走線。使用至少 2.0oz(70μm)以上的銅厚度或加大多個(gè)銅層疊加,以承載 3A 以上電流并分散熱量。SW 環(huán)路尤其需要關(guān)注,將 SW、L 與 COUT 放置于芯片附近,避免走線過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致反向振蕩或功率損耗增加。地平面處理
建議采用多層板設(shè)計(jì),將頂層或次頂層布設(shè)大面積的連續(xù)接地平面,確保 GND 引腳與底部散熱焊盤(pán)都可靠連接至同一地平面。將敏感模擬地(如 FB 電阻、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò))與功率地分區(qū),但最終在 PCB 的底層或中間層匯合到一個(gè)整體大地平面,以減少環(huán)路噪聲。避免在地線上形成“地回路”,并確保所有地線均朝向芯片散熱焊盤(pán)匯聚。BOS T 與 SW 飛躍電容布局
BST 飛躍電容(CBOOT)應(yīng)緊貼在 BST 引腳與 SW 引腳之間,并盡可能靠近 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器,布線寬度盡量不小于 10mil,以保證充電電流通路穩(wěn)定。若電容與引腳距離過(guò)遠(yuǎn),會(huì)在充電過(guò)程中因寄生電感導(dǎo)致電壓下降或振蕩,甚至造成高側(cè) MOSFET 驅(qū)動(dòng)失敗。敏感信號(hào)網(wǎng)絡(luò)隔離
FB 分壓電阻與補(bǔ)償電容網(wǎng)絡(luò)需要放置在靠近芯片的地方,且避免與大電流紋波回路交叉。建議將這些器件布局在 GND 旁邊,并使用細(xì)寬(如 8mil)走線連接至 FB 引腳,以減少寄生電感和寄生電容對(duì)環(huán)路穩(wěn)定性的影響。對(duì)于 PGOOD 與 EN 引腳,也要避免與高頻 SW 環(huán)路重疊,以防止數(shù)字信號(hào)干擾導(dǎo)致誤觸發(fā)。散熱管理
雖然 MP9943 QFN-8 封裝的底部散熱焊盤(pán)可以將熱量傳導(dǎo)到 PCB 地或散熱層,但通常建議在芯片底部鋪設(shè)多層通孔(thermal via),連接到底層或內(nèi)部地層,從而形成垂直散熱路徑,提升散熱效率。通孔直徑可選 0.3mm,間距可設(shè) 1mm,數(shù)量視 PCB 層數(shù)與散熱需求而定。同時(shí),在頂層和底層敷銅盡量擴(kuò)大,為熱量擴(kuò)散提供足夠的銅箔面積。輸入/輸出濾波器器件布局
輸入側(cè) CIN 與輸出側(cè) COUT 應(yīng)盡量緊貼芯片相應(yīng)引腳。一旦布線長(zhǎng)度增大,會(huì)帶來(lái)寄生電感,使開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)震蕩與過(guò)沖。若空間允許,可在 VIN 引腳與輸入電容之間再加一個(gè)小電感(如 100nH ~ 200nH),配合 EMI 濾波,但需要精心設(shè)計(jì),以避免影響供電穩(wěn)定性。輸出側(cè)若需要降低紋波與噪聲,應(yīng)在 COUT 附近并聯(lián)一個(gè)薄型固態(tài)電容或陶瓷電容。信號(hào)隔離與 EMI 抑制
為了降低 EMI 輻射,可在輸入側(cè)(VIN)加入一個(gè)共模電感(如 10μH ~ 50μH)與輸入電容形成 π 型濾波網(wǎng)絡(luò),但該電感應(yīng)盡量靠近輸入電源端,并與高頻開(kāi)關(guān)環(huán)路隔離。若系統(tǒng)對(duì) EMI 要求極高,可在輸出側(cè)或 SW 節(jié)點(diǎn)處增加 RC 或 RCD 吸收網(wǎng)絡(luò),但需謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)避免影響開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于 EN、PGOOD 及 FB 等敏感信號(hào),建議加裝小電容(如 10pF~100pF)與地形成 RC 濾波,以進(jìn)一步降低噪聲對(duì)邏輯判斷的干擾。
典型性能曲線分析
在評(píng)估 MP9943 性能時(shí),通常需要參考多組典型性能曲線,以了解器件在不同工作條件下的表現(xiàn)。以下以 VIN=12V 和 24V 兩種典型輸入電壓,結(jié)合不同輸出電壓與負(fù)載電流情況,對(duì)效率、輸出紋波、瞬態(tài)響應(yīng)、溫升等進(jìn)行分析:
效率曲線
在 VIN=12V,VOUT=5V 條件下,當(dāng) IOUT 從 0.1A 增加到 3A 時(shí),MP9943 的轉(zhuǎn)換效率由輕載時(shí) 75%~80%(主要耗損在 MOSFET 導(dǎo)通損耗與驅(qū)動(dòng)損耗)逐漸提升至峰值約 92%(IOUT≈1A~2A 區(qū)間),在 IOUT=3A 時(shí)效率略降至 88% 左右。較高的輕載效率得益于同步整流的優(yōu)勢(shì),而重載時(shí)效率受到 MOSFET RDS(on) 損耗與電感 DCR 損耗雙重影響。
在 VIN=24V,VOUT=12V 條件下,隨著 IOUT 從 0.1A 增加到 3A,效率從 70% 左右提升到峰值約 90%(IOUT≈1A~2A 區(qū)間),在 IOUT=3A 時(shí)效率約為 85% 左右。由于輸入與輸出電壓接近,器件占空比較高,MOSFET 導(dǎo)通損耗在重載時(shí)更為明顯,因此效率曲線在高負(fù)載時(shí)出現(xiàn)一定下滑。
輸出紋波電壓
在 VIN=12V,VOUT=5V,IOUT=1A 時(shí),輸出電壓峰峰紋波一般小于 30mV,且呈現(xiàn)出相對(duì)平滑的雙重脈沖波形。這主要?dú)w功于輸出電容的低 ESR 特性及電感的合適設(shè)計(jì);當(dāng)負(fù)載從 1A 突增至 2A 時(shí),可觀察到輸出紋波瞬態(tài)幅度略為增大,但在數(shù)微秒內(nèi)可恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)紋波電平。
在 VIN=24V,VOUT=12V,IOUT=2A 條件下,輸出紋波峰峰值約在 40mV ~ 50mV 之間,受電感電流變化與 MOSFET 開(kāi)關(guān)瞬態(tài)影響。通過(guò)增大輸出電容并并聯(lián)多個(gè)小電容,可以進(jìn)一步抑制高頻紋波。
瞬態(tài)響應(yīng)
對(duì)于電流突變測(cè)試,例如從 IOUT=0.5A 突增至 2A,負(fù)載突變帶來(lái)的輸出電壓跌落通常在 100mV ~ 200mV 范圍內(nèi),并可在 10μs ~ 20μs 之內(nèi)迅速恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)電壓。主要得益于電流模式控制架構(gòu)在偏離設(shè)定電壓時(shí)可以快速加大占空比來(lái)響應(yīng)負(fù)載變化。當(dāng) IO 從 2A 降至 0.1A 時(shí),輸出電壓過(guò)沖幅度約為 50mV ~ 100mV,可通過(guò)在補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中增加阻尼電阻來(lái)適當(dāng)降低過(guò)沖幅值。溫升與熱特性
在環(huán)境溫度 25℃、自然風(fēng)冷條件下,當(dāng) VIN=12V,VOUT=5V,IOUT=2A 時(shí),芯片表面溫度約升高至 75℃ 左右。若無(wú)額外散熱(如風(fēng)扇或散熱片),則當(dāng) IOUT 接近 3A 時(shí),芯片結(jié)溫可能逼近 125℃,觸發(fā)過(guò)溫保護(hù)(OTP)。為保證長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作,建議在 PCB 布局中通過(guò)底層大面積散熱銅箔、高密度通孔結(jié)構(gòu)來(lái)降低熱阻,使得功率 MOSFET 產(chǎn)生的熱量能夠迅速擴(kuò)散至 PCB 整個(gè)區(qū)域。開(kāi)啟與關(guān)閉過(guò)渡特性
在 EN 從低到高的使能過(guò)程中,MP9943 會(huì)首先通過(guò)內(nèi)部軟啟動(dòng)電路控制輸出電壓平滑上升。典型的軟啟動(dòng)時(shí)間為 2ms 左右,因此輸出電壓從 0V 上升到設(shè)定值(如 5V)需要大約 2ms。該過(guò)程中輸入電流逐漸增大,輸出紋波逐漸收斂。軟啟動(dòng)要合理設(shè)置,以避免沖擊輸入源并控制輸出側(cè)大電容充電電流。
當(dāng) EN 從高到低關(guān)閉時(shí),高側(cè)與低側(cè) MOSFET 立即關(guān)閉,輸出端被迫斷開(kāi),輸出電壓會(huì)迅速下降至 0V。由于電感中殘余能量的回收,高側(cè)和低側(cè) MOSFET 會(huì)在關(guān)閉瞬間進(jìn)入一個(gè)短暫的續(xù)流狀態(tài),直到電感能量完全釋放。應(yīng)注意,如需硬關(guān)斷,應(yīng)保證后級(jí)電路對(duì)輸出快速斷電不會(huì)造成突發(fā)負(fù)載沖擊。
封裝信息與機(jī)械尺寸
MP9943 常見(jiàn)封裝形式為 QFN-8(3mm×3mm)無(wú)引腳平面封裝,方便高密度 PCB 布局。以下給出 QFN-8 封裝的主要機(jī)械尺寸與管腳分布示意:
芯片頂視圖尺寸:3.00mm × 3.00mm,外形公差 ±0.10mm。
引腳間距:0.65mm(pitch),每側(cè)兩顆引腳。
引腳排列:
Pin 1(左上角,BOT 左側(cè)標(biāo)注有圓點(diǎn)):VIN
Pin 2(左上,靠近左側(cè)中部):VCC
Pin 3(左下,靠近左側(cè)中部):PGOOD
Pin 4(左下角):FB
Pin 5(右下角):GND
Pin 6(右下,靠近右側(cè)中部):BST
Pin 7(右上,靠近右側(cè)中部):SW
Pin 8(右上角):EN
底部散熱焊盤(pán)尺寸:約 1.6mm × 1.6mm(內(nèi)部正方形區(qū)域),需在 PCB 板上對(duì)應(yīng)位置開(kāi)出散熱焊盤(pán),并通過(guò)多顆直徑 0.3mm 的通孔與內(nèi)部地平面或底層大面積散熱銅箔連接。
推薦 PCB 冷焊盤(pán)尺寸:可參考 MPS 官方設(shè)計(jì)參考,通常在熱焊盤(pán)周圍留下 0.15mm 的焊盤(pán)回流邊緣,熱焊盤(pán)與周圍信號(hào)焊盤(pán)保持至少 0.2mm 間距。
過(guò)孔布置:在熱焊盤(pán)下方至少設(shè)計(jì) 8~10 個(gè)通孔,充填錫膏以增加層間熱流路徑,同時(shí)避免錫滲漏到印刷電路板背面,保持良好焊接可靠性。
常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景
MP9943 以其高效率、寬輸入、電流輸出能力強(qiáng)以及豐富的保護(hù)特性,在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。幾類典型應(yīng)用場(chǎng)景如下:
工業(yè)自動(dòng)化
在工業(yè)控制系統(tǒng)中,通常需要從 24V 或 48V 總線電源降壓到 5V、12V 或 3.3V 為 PLC、傳感器、執(zhí)行器以及其他控制模塊供電。MP9943 的 4.5V ~ 36V 寬輸入特性使其可直接應(yīng)用于常見(jiàn)的 24V 工控電源,集成的過(guò)流與過(guò)溫保護(hù)功能則能有效應(yīng)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的工作環(huán)境,保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。汽車電子
汽車電子系統(tǒng)通常由 12V 或 24V 電池供電,需要將電壓降至微控制器、音響、GPS、行車電腦等 5V/3.3V 級(jí)別。MP9943 的寬輸入范圍與高效率特性非常適合車載 DC-DC 模塊,同時(shí)內(nèi)置 UVLO、OCP、OTP 等保護(hù)能夠在汽車啟停、負(fù)載突變及溫度劇烈變化時(shí)保證系統(tǒng)穩(wěn)定。部分對(duì) EMI 要求嚴(yán)格的汽車系統(tǒng)可能還需外部濾波與布局優(yōu)化,但 MP9943 本身已具備良好抗干擾能力。通信設(shè)備
在路由器、交換機(jī)、基站以及無(wú)線基站電源模塊中,也需要從 48V 電源降壓至 FPGA、DSP、ASIC、DDR 內(nèi)存等芯片所需的 1.2V、1.8V、2.5V、3.3V 等多路電源。雖然 MP9943 峰值電流僅 3A,但可通過(guò)并聯(lián)冗余或串聯(lián)多路同時(shí)輸出,滿足各路電壓分流需求。同步整流結(jié)構(gòu)與高效率優(yōu)勢(shì)有助于降低整個(gè)通信機(jī)房的功耗與散熱要求。云計(jì)算與數(shù)據(jù)中心
數(shù)據(jù)中心機(jī)柜電源通常為 12V、5V 等分配電,服務(wù)器主板、存儲(chǔ)設(shè)備以及 GPU 模塊對(duì)電源效率與空間密度要求較高。MP9943 由于體積小、效率高,可作為服務(wù)器板卡上某一路輔助電源或備用電源,并通過(guò)良好的 PCB 布局與通孔散熱設(shè)計(jì),保證長(zhǎng)時(shí)間 2A ~ 3A 工作時(shí)不發(fā)生過(guò)熱。消費(fèi)電子產(chǎn)品
MP9943 在便攜式設(shè)備、安防監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、智能家居等場(chǎng)景也可發(fā)揮作用。例如在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的電源模塊中,需要將 12V 電壓轉(zhuǎn)換至 5V 或 3.3V 為 SoC、圖像傳感器供電。MP9943 的小體積封裝與低功耗特性能夠延長(zhǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間,同時(shí)保持機(jī)身緊湊。
設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)與最佳實(shí)踐
在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中,為了充分發(fā)揮 MP9943 的性能優(yōu)勢(shì)并保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,以下幾點(diǎn)需要特別注意:
外部電感選型
電感值:根據(jù)輸出電壓與輸出紋波要求,通過(guò)公式 ΔIL = (VIN–VOUT)/(L×fSW) 進(jìn)行初步估算,然后根據(jù)目標(biāo)輸出紋波峰峰值(通常 30mV ~ 50mV 左右)確定合適的電感值。一般情況下,2.2μH~4.7μH 是常見(jiàn)選擇;
飽和電流:需選擇飽和電流大于 3A 的電感,以防滿載或瞬態(tài)大電流時(shí)電感飽和導(dǎo)致輸出驟升或產(chǎn)生失調(diào);
DCR(直流電阻):DCR 越小,轉(zhuǎn)換效率越高,但價(jià)格與體積往往也更高??蛇x擇 DCR 約 30mΩ 以下的電感作為平衡;
尺寸與封裝:根據(jù) PCB 空間與熱散條件選擇適當(dāng)?shù)姆庋b尺寸。大型電感(如 1210、1812 封裝)雖然散熱體積大,但對(duì)高電流更友好;小尺寸電感(如 0805)則適合對(duì)空間有限且功率需求不是特別高的場(chǎng)合。
輸入與輸出電容的選擇
輸入電容(CIN):推薦使用多顆 10μF、16V 或 25V X5R 陶瓷電容并聯(lián),等效串聯(lián)電阻(ESR)應(yīng)盡可能低。若輸入電源線路較長(zhǎng)、抗干擾要求高,可再并聯(lián)一顆 1μF ~ 2.2μF 的高頻陶瓷電容以形成更寬帶寬的濾波;
輸出電容(COUT):同樣推薦使用低 ESR 的陶瓷電容,并在必要時(shí)旁路一個(gè)固態(tài)電容或鉭電容,以避免在較低頻率下的紋波與瞬態(tài)響應(yīng)較差;輸出電容的等效串聯(lián)電感(ESL)需盡量小,以保證開(kāi)關(guān)噪聲抑制效果。
補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)調(diào)試
雖然電流模式控制本身具有較好的動(dòng)態(tài)特性,一般只需一個(gè)簡(jiǎn)單的 R-C 串聯(lián)進(jìn)行補(bǔ)償。典型做法是在 FB 引腳與 GND 之間并聯(lián)一個(gè) 4.7nF ~ 10nF 的電容,與一個(gè) 1kΩ ~ 5kΩ 的電阻串聯(lián)。實(shí)際調(diào)試時(shí),可使用示波器觀測(cè)輸出紋波與瞬態(tài)響應(yīng),將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)與極點(diǎn)調(diào)至環(huán)路交叉頻率(通常在 40kHz ~ 80kHz 之間)左右,以獲得約 45° ~ 60° 的相位裕度和約 6dB ~ 10dB 的增益裕度。EN 與 PGOOD 控制邏輯
EN 引腳帶上拉功能:可直接懸空或通過(guò) R-C 濾波后與 MCU 接口連接,用于開(kāi)機(jī)延時(shí)或欠壓檢測(cè)。若希望電路自動(dòng)啟停,可將 EN 與 VIN 或其他分壓點(diǎn)連接,并在上層連接一個(gè)較高阻值(如 100kΩ)的上拉電阻;
PGOOD 邏輯拉高:PGOOD 輸出為開(kāi)漏結(jié)構(gòu),需要外部上拉至系統(tǒng)邏輯電壓(3.3V/5V)。上拉電阻阻值典型為 10kΩ ~ 100kΩ,阻值過(guò)低會(huì)加大輸出漏電流,阻值過(guò)高則上升時(shí)間過(guò)長(zhǎng),影響對(duì)后續(xù)電路的響應(yīng)。
熱設(shè)計(jì)與散熱規(guī)劃
底部通孔:將主散熱焊盤(pán)下方打通孔(至少 8 個(gè) 0.3mm 通孔),并在底層或內(nèi)部地層敷銅,構(gòu)建熱傳導(dǎo)通道,擴(kuò)大熱流散面積;
頂層與底層敷銅:在芯片兩側(cè)與底層鋪設(shè)大面積銅箔,將功率 MOSFET 產(chǎn)生的熱量擴(kuò)散到 PCB 整體,提高自然對(duì)流散熱能力;
外部散熱片:若在高環(huán)境溫度或高功率需求場(chǎng)合,可在 PCB 板頂或底側(cè)粘貼小型散熱片,并與散熱焊盤(pán)通過(guò)導(dǎo)熱膠進(jìn)行良好接觸。
EMI 與濾波
輸入濾波:必要時(shí)在 VIN 與 GND 之間添加 EMI 濾波器網(wǎng)絡(luò)(共模電感配合 X 電容與 Y 電容),并確保濾波網(wǎng)絡(luò)與高頻開(kāi)關(guān)環(huán)路之間保持良好隔離;
輸出濾波:若輸出需要驅(qū)動(dòng)射頻功率放大器或敏感模擬電路,可在輸出端添加 LC 濾波或 RC 濾波,以降低高頻噪聲;
回流路徑優(yōu)化:保持功率回路封閉,避免對(duì)地面層或信號(hào)層產(chǎn)生噪聲干擾。使用地平面內(nèi)的盲孔或埋孔將信號(hào)層與功率地層隔離,加強(qiáng) EMI 抑制。
測(cè)試與驗(yàn)證
效率測(cè)試:在不同 VIN、VOUT 與 IOUT 條件下分別測(cè)試轉(zhuǎn)換效率,并記錄溫度分布;
紋波測(cè)試:使用示波器探頭地線短引線貼近輸出電容,測(cè)量輸出紋波峰峰值;
瞬態(tài)測(cè)試:在 IOUT 從空載快速切換到滿載或從滿載快速切換到空載時(shí),觀測(cè)輸出電壓波形與響應(yīng)時(shí)間,并根據(jù)需要調(diào)整補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò);
保護(hù)功能測(cè)試:通過(guò)人為調(diào)整負(fù)載電流(例如短路輸出或增大負(fù)載)觸發(fā)過(guò)流保護(hù),觀察 OCP 觸發(fā)閾值與恢復(fù)行為;通過(guò)將輸出斷路或拉高 FB 引腳測(cè)試過(guò)壓保護(hù),通過(guò)加熱芯片或外部加熱板測(cè)試過(guò)溫保護(hù)。
評(píng)估板(EV9943-Q-00A)介紹
為了幫助設(shè)計(jì)者快速驗(yàn)證 MP9943 的性能并縮短開(kāi)發(fā)周期,MPS 提供了 EV9943-Q-00A 評(píng)估板。該評(píng)估板的主要特點(diǎn)與說(shuō)明如下:
布局與元件
評(píng)估板采用 2 層 PCB 設(shè)計(jì),頂層為功率器件布局區(qū)域,底層為大面積地層與熱銅箔。
集成了標(biāo)準(zhǔn)外部元件,包括輸入濾波電容、輸出電感、電流檢測(cè)電阻、反饋分壓電阻、補(bǔ)償電容以及相應(yīng)的插針或焊盤(pán),方便設(shè)計(jì)者進(jìn)行測(cè)量與替換。
PCB 上標(biāo)注了清晰的參考設(shè)計(jì)值,例如電感型號(hào)、輸出電容型號(hào)與 PCB 板布局示意,使設(shè)計(jì)者能夠一目了然地復(fù)現(xiàn)該方案。
功能測(cè)試接口
板上設(shè)有 VIN 和 VOUT 插針接口,可直接通過(guò)排針與外部電路板相連,方便電壓與電流測(cè)量。
PGOOD、EN 等控制信號(hào)均預(yù)留測(cè)試點(diǎn),設(shè)計(jì)者可借助示波器探針快速觀察相關(guān)信號(hào)變化。
在輸入側(cè)與輸出側(cè)均留有多顆飛線布置測(cè)試點(diǎn),用于直接測(cè)量輸入紋波、電感電流波形、反饋信號(hào)等。
性能展示與說(shuō)明文檔
MPS 官方提供了詳細(xì)的評(píng)估板用戶指南(User Guide),其中包含典型的效率曲線、紋波曲線、瞬態(tài)響應(yīng)曲線等性能指標(biāo);
用戶指南還對(duì)如何修改輸出電壓、如何調(diào)節(jié)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、如何進(jìn)行 EMI 測(cè)試等方面提供了詳細(xì)指導(dǎo);
通過(guò)評(píng)估板設(shè)計(jì)者可以迅速了解 MP9943 在典型條件下的實(shí)際表現(xiàn),并根據(jù)特定需求對(duì) BOM 進(jìn)行優(yōu)化。
應(yīng)用示范
評(píng)估板適用于多種輸出電壓設(shè)置,如:3.3V、5V、12V 等典型值;設(shè)計(jì)者只需更改外部分壓電阻比例與輸出電感即可快速實(shí)現(xiàn)不同輸出電壓;
由于板載外設(shè)便于替換,可用于測(cè)試不同電感、電容組合對(duì)系統(tǒng)效率與瞬態(tài)性能的影響;
對(duì)于想在自動(dòng)化設(shè)備、車載電子或通信設(shè)備中應(yīng)用 MP9943 的開(kāi)發(fā)者,評(píng)估板提供了一個(gè)極佳的參考平臺(tái),可以通過(guò)直接測(cè)量和比對(duì)來(lái)驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)思路。
故障與保護(hù)功能詳解
MP9943 的保護(hù)機(jī)制設(shè)計(jì)十分完善,包括欠壓鎖定(UVLO)、過(guò)流保護(hù)(OCP)、過(guò)溫保護(hù)(OTP)以及過(guò)壓保護(hù)(OVP),這些保護(hù)功能有效地提高了電源系統(tǒng)的可靠性與安全性。下面對(duì)各項(xiàng)保護(hù)進(jìn)行詳細(xì)介紹:
欠壓鎖定(UVLO)
當(dāng) VIN 引腳電壓低于典型 4.5V 時(shí),芯片內(nèi)部的 UVLO 模塊檢測(cè)到欠壓條件,立即停止 PWM 控制,將高側(cè)與低側(cè) MOSFET 均關(guān)斷,以避免輸出電壓不穩(wěn)定或產(chǎn)生輸出電壓跌落時(shí)對(duì)負(fù)載造成沖擊;
當(dāng) VIN 電壓上升高于 UVLO 上拉閾值(典型為 4.8V)時(shí),UVLO 模塊允許芯片重新進(jìn)入啟動(dòng)流程,通過(guò)軟啟動(dòng)逐步拉升輸出電壓。UVLO 具有滯回特性,可防止在 VIN 臨界區(qū)域出現(xiàn)頻繁重啟;
設(shè)計(jì)者可使用外部分壓將 EN 引腳與 VIN 關(guān)聯(lián),使 EN 觸發(fā)點(diǎn)與 UVLO 一致,以便實(shí)現(xiàn)更加精確的欠壓關(guān)斷功能。
過(guò)流保護(hù)(OCP)
MP9943 內(nèi)部通過(guò)采樣高側(cè) MOSFET 的電壓降或外部分流電阻(RSENSE)實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè),當(dāng)電流超過(guò)內(nèi)部或外部設(shè)定閾值時(shí),PWM 控制器立即關(guān)斷高側(cè) MOSFET,進(jìn)入一個(gè)短暫的關(guān)斷時(shí)間,然后嘗試重新開(kāi)啟。若連續(xù)多次檢測(cè)到過(guò)流,則進(jìn)入斷續(xù)重試或 hiccup 模式,以減少功率損耗并保護(hù)負(fù)載與元器件;
典型過(guò)流檢測(cè)參考為 0.8V/RSENSE,即當(dāng)電流檢測(cè)引腳上的采樣電壓超過(guò) 0.8V 時(shí),觸發(fā) OCP。設(shè)計(jì)者可根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的 RSENSE,以設(shè)置過(guò)流閾值;例如若希望觸發(fā)過(guò)流保護(hù)在 3.2A,則可選取 0.8V/3.2A ≈ 0.25Ω 的采樣電阻。不過(guò),大多數(shù)應(yīng)用中不需要外部分流電阻,因?yàn)?MP9943 內(nèi)置了電流檢測(cè)電路,可直接在封裝內(nèi)部進(jìn)行采樣。
OCP 模式在檢測(cè)到過(guò)流后,會(huì)首先關(guān)閉高側(cè) MOSFET,待內(nèi)部軟啟動(dòng)器重新啟動(dòng)前輸出仍然保持關(guān)閉狀態(tài),直到保護(hù)條件消失后再打開(kāi)輸出。如此設(shè)計(jì)能夠在過(guò)流發(fā)生時(shí)迅速切斷輸出電源,避免長(zhǎng)時(shí)間大電流損毀器件。
過(guò)溫保護(hù)(OTP)
當(dāng)芯片內(nèi)部結(jié)溫超過(guò)典型 150℃ 閾值時(shí),OTP 模塊會(huì)強(qiáng)制關(guān)閉高側(cè)與低側(cè) MOSFET,以停止功率轉(zhuǎn)換,并緩慢降低溫度;
當(dāng)結(jié)溫降低至典型 120℃ 時(shí),芯片自動(dòng)重啟,啟動(dòng)時(shí)再次執(zhí)行軟啟動(dòng)流程。由于 OTP 的滯回寬度通常設(shè)計(jì)為 30℃ 左右,可以防止在高溫邊界區(qū)域出現(xiàn)頻繁的關(guān)斷與恢復(fù)。
設(shè)計(jì)者在 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮熱管理措施,盡量將 MP9943 放置于熱量易于散發(fā)區(qū)域,并通過(guò)過(guò)孔與散熱銅箔將熱量導(dǎo)至 PCB 底層或其他散熱區(qū)域,避免器件過(guò)熱觸發(fā) OTP。
過(guò)壓保護(hù)(OVP)
當(dāng) FB 引腳采樣電壓超過(guò)約 0.96V(典型為 VREF×1.2),對(duì)應(yīng)輸出電壓已超過(guò)設(shè)定值的 120% 時(shí),片內(nèi) OVP 檢測(cè)電路會(huì)立即關(guān)斷高側(cè) MOSFET,并使低側(cè) MOSFET 導(dǎo)通,以將輸出電容的儲(chǔ)能快速回流到地或輸入側(cè)。如此設(shè)計(jì)可在反饋斷路或反饋電阻漂移導(dǎo)致輸出電壓升高時(shí),將輸出壓降,以保護(hù)后級(jí)負(fù)載;
一旦 OVP 觸發(fā),MP9943 會(huì)保持關(guān)斷狀態(tài),靜待 EN 重新上拉或軟啟動(dòng)周期結(jié)束后方可再次嘗試啟動(dòng)。OVP 響應(yīng)時(shí)間通常在 100μs ~ 200μs 之間,可有效防止高電壓瞬態(tài)對(duì)負(fù)載造成危害。
短路保護(hù)與自動(dòng)重試
在極端情況下,如果輸出被短路至 GND,導(dǎo)致電感匝間電流急劇增大,OCP 會(huì)在數(shù)十納秒到數(shù)百納秒內(nèi)檢測(cè)到過(guò)流并關(guān)斷輸出;隨后芯片進(jìn)入一個(gè)短暫的自動(dòng)重試狀態(tài),周期性地嘗試重新啟動(dòng)輸出電源,如果短路故障依然存在,則持續(xù)進(jìn)入 OCP-重試循環(huán),從而防止因持續(xù)短路而過(guò)度發(fā)熱。
這種周期性重試機(jī)制(hiccup mode)能有效降低輸出側(cè)的平均功耗,使得短路故障狀態(tài)下功耗僅為正常工作狀態(tài)的一小部分,便于系統(tǒng)快速識(shí)別并采取相應(yīng)措施。
應(yīng)用方案設(shè)計(jì)思路
在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,基于 MP9943 可實(shí)現(xiàn)多種輸出電壓規(guī)格與輸出電流需求。下面以設(shè)計(jì)一個(gè)典型的 24V 輸入降壓至 5V/2A 的方案為例,說(shuō)明整體設(shè)計(jì)思路與參數(shù)計(jì)算:
輸出電壓設(shè)定
依據(jù)資料,MP9943 內(nèi)部參考電壓 VREF=0.8V。目標(biāo)輸出 VOUT=5V,則外部分壓電阻比值可由公式 VOUT = VREF×(1+R2/R3) 得出:R2/R3 = (5V/0.8V ? 1) = 5.25。取 R3=10kΩ,R2=52kΩ(標(biāo)準(zhǔn)阻值)。分壓電阻功耗約 P≈(5V)2/10kΩ ≈ 2.5mW,遠(yuǎn)低于 1/10W 阻值功耗,符合常規(guī)要求。
若需要更低靜態(tài)功耗,可適當(dāng)增大分壓電阻總阻值至 100kΩ ~ 200kΩ,但需關(guān)注熱噪聲與偏置電流對(duì)輸出精度的影響。
電感規(guī)格計(jì)算
設(shè) VIN=24V,VOUT=5V,fSW=410kHz,輸出電流 IOUT=2A,容許電感電流峰峰紋波 ΔIL 約取 IOUT×20% = 0.4A。
電感值 L = (VOUT × (1 ? D)) / (ΔIL × fSW),其中占空比 D = VOUT / VIN = 5/24 ≈ 0.208 。
代入數(shù)值:L ≈ (5V × (1 ? 0.208)) / (0.4A × 410kHz) ≈ (5 × 0.792) / (0.4 × 4.10×10?) ≈ 3.96 / 1.64×10? ≈ 24.1μH。
由于該計(jì)算值較大,為了減小器件體積與輸出紋波,可適當(dāng)選取 L=10μH 左右的電感,但此時(shí) ΔIL 會(huì)增大到 ΔIL ≈ (VOUT × (1 ? D)) / (L × fSW) ≈ (5×0.792)/(10μH × 4.10×10?) ≈ 2.7Apeak,超過(guò)輸出電流范圍,因此應(yīng)選擇 L=4.7μH 或 6.8μH,兼顧輸出紋波與體積。例如 L=6.8μH 時(shí),ΔIL≈ (3.96)/(6.8μH × 4.10×10?) ≈ 3.96/2.79 ≈ 1.42Apeak,約為 71% 的輸出電流,峰峰紋波約 1.42A。顯然該峰峰紋波過(guò)大,需要通過(guò)增大輸出電容并且在 COUT 旁并聯(lián)一個(gè)大容量低 ESR 電解電容來(lái)抑制低頻紋波;亦可改用更高電感值但需要確認(rèn)飽和電流。通常設(shè)計(jì)者會(huì)選擇一個(gè)綜合方案:L=10μH,ΔIL≈0.96Apeak (約 48%),并通過(guò)多顆輸出電容并聯(lián)來(lái)降低紋波。
輸出電容選擇
若選擇 L=10μH,則 ΔIL≈0.96A。為使輸出紋波 VOUT_RIPPLE < 50mV,需要滿足 COUT ≥ ΔIL / (8 × fSW × VOUT_RIPPLE)。代入數(shù)值:COUT ≥ 0.96A / (8 × 4.10×10? × 50mV) ≈ 0.96 / (1.64×10?) ≈ 58.5μF。
可選用 22μF × 3 顆 0805 封裝 X5R 陶瓷電容并聯(lián),總?cè)萘考s 66μF,等效串聯(lián)電阻極低,可獲得良好高頻濾波性能。若對(duì)低頻紋波有要求,可在并聯(lián)一個(gè) 100μF 固態(tài)或鋁電解電容來(lái)增強(qiáng)低頻濾波。
輸入電容選擇
建議在 VIN 與 GND 之間放置一顆 22μF、50V X5R 高品質(zhì)陶瓷電容,緊貼 VIN 引腳,并在附近加置一顆 4.7μF 陶瓷電容或 1μF 陶瓷電容,以濾除高頻成分。若環(huán)境 EMI 要求高,可再并聯(lián)一個(gè) EMI 濾波網(wǎng)絡(luò),但需綜合考慮空間與成本。
補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
在 FB 引腳與 GND 之間添加 R_C 形式補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。假設(shè) VOUT=5V、L=10μH、COUT=66μF × 陶瓷電容(ESR≈3mΩ),估算輸出極點(diǎn)頻率 fZ = 1 / (2π × (COUT × R_ESR)) ≈ 1 / (2π × 66μF × 0.003Ω) ≈ 804Hz。
對(duì)于電流模式控制,通常需要一個(gè) 0.01μF (10nF) 沒(méi)有串聯(lián)電阻的小電容和 2kΩ 電阻串聯(lián),用于在約 8kHz ~ 12kHz 區(qū)間形成零點(diǎn)。具體的阻容值需要在樣板調(diào)試過(guò)程中通過(guò)擺頻儀或示波器觀察環(huán)路相位裕度并進(jìn)行微調(diào)??上葟?R2=2kΩ,C2=10nF 的組合開(kāi)始測(cè)試,若相位裕度不足,則適當(dāng)增大 C2 或降低 R2。
保護(hù)與過(guò)載測(cè)試
在設(shè)計(jì)完成后,需要人為通過(guò)可調(diào)電阻負(fù)載或電子負(fù)載設(shè)備來(lái)模擬超載與短路場(chǎng)景,觀察 OCP 觸發(fā)與恢復(fù)行為:檢測(cè) OCP 觸發(fā)點(diǎn)位(典型 3.2A 峰值電流)與觸發(fā)后芯片的脈沖重啟周期;
同時(shí)需要通過(guò)加熱板模擬高溫條件,測(cè)量芯片溫度上升曲線,并觀察在結(jié)溫 150℃ 附近的 OTP 觸發(fā)與恢復(fù)狀態(tài)。
EMI 抗擾測(cè)試
設(shè)計(jì)中可以加入輸入側(cè) EMI 濾波器(共模電感 + C0 類電容 + C1 類電容),使系統(tǒng)滿足 CISPR22 / CISPR25 等標(biāo)準(zhǔn);
在輸出側(cè),可在輸出電容后加一個(gè) Pi 型濾波網(wǎng)絡(luò),由一個(gè)小電感(如 1μH)和陶瓷電容(如 1μF)組成,形成更高階濾波,進(jìn)一步抑制高頻噪聲。
PCB 板層與布線
采用至少 4 層板設(shè)計(jì):頂層為功率器件與濾波電容布局,第二層為完整地層和熱銅箔,第三層可做信號(hào)層,底層作為輔助散熱/地層;
在熱焊盤(pán)下方布置至少 10 個(gè) 0.3mm 通孔,將頂層熱量傳導(dǎo)到內(nèi)層地面層,然后通過(guò)從內(nèi)層地面層再通孔到底層地面層,最終擴(kuò)散至整個(gè)板。
將敏感信號(hào)線路(如 FB、PGOOD、EN)隔離開(kāi)電源環(huán)路,僅允許單獨(dú)地線連接到地平面,避免與高電流回路共地一處所產(chǎn)生噪聲耦合。
參考 BOM 列表
MP9943 芯片 × 1;
外部電感:10μH、3A、DCR≤50mΩ × 1;
輸出電容:22μF、50V X5R 陶瓷電容 × 3;
低頻儲(chǔ)能電容:100μF、10V 固態(tài)電容 × 1;
輸入電容:22μF、50V X5R 陶瓷電容 × 1;并聯(lián) 4.7μF、25V X5R 陶瓷電容 × 1;
BST 飛躍電容:0.01μF、50V 陶瓷電容 × 1;
VCC 陶瓷電容:1μF、25V 陶瓷電容 × 1;
分壓電阻:R2=52kΩ、R3=10kΩ × 各 1;
補(bǔ)償電路:R_COMP=2kΩ ±1% × 1,C_COMP=10nF ±5% × 1;
PGOOD 上拉電阻:10kΩ × 1;
EN 下拉/上拉電阻:100kΩ × 1(根據(jù) EN 控制邏輯設(shè)計(jì));
焊盤(pán)底部通孔:Φ0.3mm × ≥10;
PCB:4 層板,頂層、底層銅厚 2oz,內(nèi)層地層銅厚 1oz;
總結(jié)
作為一款高效率、寬輸入、多保護(hù)功能的同步降壓轉(zhuǎn)換芯片,MP9943 為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)緊湊、可靠且易于實(shí)現(xiàn)的電源解決方案。它通過(guò)內(nèi)部集成的高側(cè)與低側(cè) MOSFET、電流檢測(cè)、軟啟動(dòng)、過(guò)流/過(guò)溫/過(guò)壓保護(hù),以及可編程的 EN 邏輯與 PGOOD 電源良好指示,使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔,同時(shí)能夠滿足多種工業(yè)、汽車、通信及消費(fèi)類電子產(chǎn)品對(duì)高功率密度與高可靠性的需求。在實(shí)際應(yīng)用中,合理的 PCB 布局、外部元件選型與環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)至關(guān)重要,可顯著提升整體系統(tǒng)性能并抑制 EMI。通過(guò)使用 MPS 提供的 EV9943-Q-00A 評(píng)估板,設(shè)計(jì)師能夠快速驗(yàn)證芯片性能并優(yōu)化方案,從而縮短研發(fā)周期并降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。最后,結(jié)合對(duì)溫升、效率、瞬態(tài)響應(yīng)及保護(hù)功能的全面了解與驗(yàn)證,設(shè)計(jì)者可以憑借 MP9943 構(gòu)建高效、穩(wěn)健、可靠的降壓穩(wěn)壓電源,為下游負(fù)載提供持續(xù)穩(wěn)定的電能保障。
責(zé)任編輯:David
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