瑞萨双通道同步升压控制器ISL81805调试经验分享及总结

作者

Daniel Liu

文章来源

Cytech Engineer

瑞萨 ISL81805 介绍

瑞萨 ISL81805 是一款双通道同步升压控制器，可产生两个独立输出或具有两个交错相位的一个输出，适用于工业和通用领域的各种应用。该控制器具有宽输入和输出电压范围，适用于电信、数据中心和计算应用。

瑞萨 ISL81805 主要特性

宽输入电压范围：4.5V 至 80V

宽输出电压范围：5V 至 80V

恒定的输出电压和输出电流 反馈回路控制

轻载效率提升

低纹波二极管仿真和突发模式操作

可编程软启动

支持启动到预偏轨

可编程频率：100kHz 至 1MHz

支持级联相位共享电流交叉

外部时钟同步

时钟与精确相位角控制

PLL 或频率抖动

PGOOD 指标

输入电流监测器

在 PWM/DE/Burst 之间选择模式

准确的 EN/UVLO 阈值：±2%

低关闭电流：5μA

完整的保护：OCP，OVP，OTP 和 UVP 等功能

瑞萨 ISL81805 典型应用图

效率 (VOUT=48V，PWM 模式)

如下图所示，当输入电压为 36V, 输出 48V/5A 时，效率可达 98%；输入电压为 24V，输出 48V/5A 时，效率可达 97%；输入电压为 12V，输出 48V/3A 时，效率可达95%。

输出电压设定、环路调节

瑞萨 ISL81805 提供一个精度 0.8V 的内部参考电压，从输出端到地端的电阻分压器设置输出电压，将分压器的中心点连接到FB。输出电压值由以下公式确定，其中 RFBO1 为反馈分压器网络的上拉电阻，RFBO2 为连接 FB 到地的下拉电阻。

如下图所示，需要连接在 Gm1 稳压器输出 COMP 引脚上的 RCOMP、CCOMP1 和 CCOMP2 网络来补偿环路以实现稳定运行。环路稳定性会受到许多不同因素的影响，如 VIN、VOUT、负载电流、开关频率、电感值、输出电容和 COMP 引脚上的补偿网络。对于大多数应用，22nF 是 CCOMP1 的一个很好的值。一个更大的 CCOMP1 通过提供更大的相位裕度使环路更稳定，但环路带宽较低。CCOMP2 通常是 CCOMP1 的 1/10 到 1/30 来过滤高频。

输入平均电流监测和调节回路

瑞萨 ISL81805 具有两个电流感测放大器 (A1 和 A2)，可监测两个通道的输入电流。下图显示了 ISL81805 通道 1 电流分流感测和监控电路，它与通道 2 电流检测电阻 RS_IN1 上的电压信号经 RC 滤波 RS1/CS1 和 RS2/CS2 后，送到 CS1+/CS1- 差分输入端。建议对 RS1 和 RS2 使用 1Ω 值，对 CS1 和 CS2 使用 10nF 值，以有效地抑制开关噪声，而不会显着延迟电流信号或通过运算放大器偏置引入太多误差。

通过在 IMON1 引脚上连接电阻 RIM，将 ICS1 电流信号转换为电压信号。IMON1 引脚上的 RC 网络 (RIM1/CIM1/CIM2) 需要去除 ICS1 信号中的交流内容，以确保稳定的环路运行。IMON1 引脚的平均电压由 Gm3 调节到 1.2V，用于恒流控制。在双相应用中，内部 IMON2 信号从 IMON2 引脚断开，而内部连接到 IMON1 引脚。ICS1OFFSET 为双电流 40μA。输入恒流环设定值 (iinc1) 由如下公式计算：

并行连接

瑞萨 ISL81805 EVAL1Z 评估板可以在菊花链设置中并行操作，如下图左、右分别显示了两、三个单元的并行布线：

瑞萨 ISL81805 调试

如下图为瑞萨 ISL81805 板子实物。Four phase 1200W*2；电源规格：Vin：48V；Vout：120V，Iout：20A。

如下为测试位置，两个电流探头分别测试电感电流：

得出电感电流波形如下图所示：

以下为VIN=48V，IOUT=0A to 5A，2.5A/μs，CCM，输出电容为 Cout=800uF/250V 时的负载瞬态响应波形：

VIN=48V，IOUT=0A to 5A，2.5A/μs，CCM，输出电容为 Cout=1600uF/250V 时的负载瞬态响应波形如下：

电源调试经验与注意点

电源调试过程，有以下几个经验，可供参考：

1. 电流采样电阻两端的RC滤波电路，要尽可能靠近芯片引脚
2. 检查元器件参数是否符合规格，防止上电烧坏板子， 修板将花费更多的时间
3. PCB layout 很关键，电感、MOS、驱动的动态节点需要尽可能短而粗。MOS 管导通、关断的大电流环路面积尽可能小，以减小干扰
4. 输出纹波与输出电容、芯片工作频率、环路补偿有很大关系。纹波较大，此时电感电流波形通常会呈现大小不一的三角波，调试以上相应参数会有所改善

Boost 升压电路是一种常见的电路，可以将输入电压提升到更高的电压。在调试 Boost 升压电路时，需要注意以下几点：

1. 确认输入电压：Boost 升压电路需要一个较低的输入电压，通常在几伏到几十伏之间。在调试时，需要确认输入电压是否符合要求。
2. 确认输出电压：Boost 升压电路的输出电压应该是高于输入电压的。在调试时，需要确认输出电压是否符合要求。
3. 检查电路连接：Boost 升压电路中的元件连接应该正确，没有短路或开路。在调试时，需要检查电路连接是否正确。
4. 调整电路参数：Boost 升压电路中的元件参数可以影响电路的性能。在调试时，可以尝试调整电路参数，比如改变电感或电容的数值，来优化电路性能。
5. 测量电路效率：Boost 升压电路的效率可以通过测量输入电流和输出电流来计算。在调试时，可以测量电路效率，以评估电路性能。
6. 注意元件温度：Boost 升压电路中的元件可能会因为电流过大而发热。在调试时，需要注意元件温度，以避免元件损坏。

总结

本文介绍了简要介绍了瑞萨 ISL81805 的特性性能等，并通过电源调试，为大家分享了相关的经验和注意点。欲了解关于瑞萨更多产品和方案信息，请与骏龙科技当地的办事处联系。