MCP16367/8/9系列DC-DC转换器技术解析与应用指南

Microchip Technology MCP16367 DC-DC转换器是高集成度、高效率、固定频率和降压转换器。 这些转换器在调节2V至24V输出电压范围的同时，提供400mA的持续电流。MCP16367转换器可以在脉冲频率调制/脉宽调制 (PFM/PWM) 模式下运行。 这些转换器在轻负载条件下以及大降压转换比下以 PFM模式开关。MCP16367转换器具有固定频率峰值电流模式控制、内部补偿、峰值电流限制和过温保护功能。这些转换器提供所有主动功能，用于本地直流-直流转换，具有快速瞬时响应和精确调节。MCP16367转换器已通过AEC-Q100汽车标准认证。典型应用包括墙式立方体调节器、功率计、分布式电源、微控制器偏置电源和DSL电缆调制解调器。

数据手册；*附件：Microchip Technology MCP16367直流-直流转换器数据手册.pdf

特性

• 输入电压范围：4V（启动后）至48V
• 可调输出电压范围：2 V至24 V
• 集成N通道降压开关：500 mΩ
• 直流输出电流为 400 mA
• 2.2MHz固定切换频率
• 3 μA 的典型关断电流
• 18 μA典型（非切换）静态电流
• 自动脉冲频率调制/脉宽调制（PFM/PWM）工作模式
• 电源良好 (PG) 输出
• 欠压锁定（UVLO）
• 峰值电流模式控制
• 内部补偿
• 内部软启动
• 内部自举二极管
• 逐周期峰值电流限制
• 超温保护
• AEC-Q100 汽车级

方框图

‌MCP16367/8/9系列DC-DC转换器技术解析与应用指南‌

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‌一、产品概述‌

MCP16367/8/9是Microchip推出的高效、固定频率、降压型DC-DC转换器系列，支持‌4V至48V宽输入电压范围‌，最大输出电流‌400mA‌，集成N沟道MOSFET开关（500mΩ），采用‌2.2MHz高频开关‌设计，显著减小外部元件尺寸。该系列包含三种型号：

• ‌MCP16367‌：支持PFM/PWM自动切换模式，优化轻载效率。
• ‌MCP16368‌：仅PWM模式，适用于对低频噪声敏感的场景。
• ‌MCP16369‌：PWM模式+频率抖动（±10%），优化EMI性能。

‌关键特性‌：

• 输出可调范围：2.0V至24V（通过外部电阻分压器设定）。
• 超高效率：典型效率>90%（12V输入转5V输出）。
• 集成保护功能：过温保护、峰值电流限制、欠压锁定（UVLO）。
• 封装：3mm×3mm VDFN（带可湿润侧翼），符合AEC-Q100车规认证。

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‌二、核心功能解析‌

1. ‌控制架构‌
   • ‌峰值电流模式控制‌：通过内部斜率补偿提升稳定性，简化补偿设计。
   • ‌ PFM/PWM自动切换（MCP16367） ‌：轻载时切换至PFM模式，静态电流低至18µA。
2. ‌关键引脚功能‌
   • ‌VIN‌（Pin 1）：输入电源，需连接≥10µF陶瓷电容。
   • ‌EN‌（Pin 2）：使能引脚，逻辑高电平启动，禁止浮空。
   • ‌FB‌（Pin 3）：反馈引脚，连接电阻分压网络调节输出电压。
   • ‌PG‌（Pin 4）：开漏电源就绪指示，输出达93%标称电压时拉高。
3. ‌保护机制‌
   • ‌过流保护‌：逐周期限流（0.75A峰值）。
   • ‌过压保护‌：FB电压超过860mV时立即关断开关。
   • ‌热关断‌：结温>155°C时停止工作，125°C恢复。

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‌三、典型应用设计‌

‌1. 电路设计要点‌

• ‌电感选择‌：根据输出电压选择推荐值（如3.3V输出用8.2µH），需满足饱和电流>峰值电感电流。
• ‌输入/输出电容‌：
  • ‌CIN‌：≥10µF低ESR陶瓷电容，靠近VIN引脚布局。
  • ‌COUT‌：≥10µF陶瓷电容，ESR影响输出电压纹波。
• ‌肖特基二极管‌：60V/1A规格（如PMEG6010ER），反向恢复时间需<10ns。

‌2. 效率优化技巧‌

• ‌轻载效率‌：MCP16367的PFM模式可降低静态功耗，反馈电阻建议使用10kΩ~100kΩ以减少损耗。
• ‌PCB布局‌：
  • 缩短SW节点走线，减少高频辐射。
  • 反馈信号远离功率回路，采用地平面屏蔽噪声。

‌3. 设计案例‌

‌48V转12V/400mA方案‌：

• ‌电感‌：33µH（Würth 744071330）。
• ‌二极管‌：60V肖特基（PMEG6010ER）。
• ‌分压电阻‌：RTOP=140kΩ，RBOT=10kΩ（精度1%）。

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‌四、性能曲线与实测数据‌

1. ‌效率曲线‌：12V输入转5V输出时，效率可达92%（负载200mA）。
2. ‌负载瞬态响应‌：100mA→400mA阶跃下，输出电压波动<200mV（COUT=10µF）。
3. ‌温度特性‌：-40°C至125°C范围内，开关频率偏差<±5%。

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‌五、选型与注意事项‌

• ‌车规应用‌：优先选择AEC-Q100认证型号（如MCP16367-E/Q8BVAO）。
• ‌EMI敏感场景‌：选用MCP16369，频率抖动降低峰值辐射。
• ‌高输入电压‌：确保VIN>VOUT+2V（避免最小导通时间限制）。

‌常见问题‌：

• ‌启动失败‌：检查EN引脚是否浮空，UVLO阈值需>4V。
• ‌输出振荡‌：优化FB走线，避免耦合开关噪声。