Microchip Technology EV28J28A 超声波电源评估板具有超声波脉冲发生器和多路复用器演示所需的所有电压轨。该评估板提供电源排序和故障保护。EV28J28A评估板还支持外部同步。该板可自动处理脉冲发生器演示板所需的上电和掉电排序。

数据手册：*附件：Microchip Technology EV28J28A超声波电源评估板数据手册.pdf

特性

• 包括超声波脉冲发生器和多路复用器演示板所需的所有电压轨
• 电源排序和故障保护
• 支持外部同步
• 单12V输入（还兼容标准2.5mm电源插孔）
• 自动上电/断电排序
• VNN电源轨可配置为与VPP电源轨相反的极性
• 可用独立电源轨：
  • 1.8V、2.5V、3.3V、5V、-5V、10V、-10V、VPP0、VN0、VPP1和VNN1
• VPP电源轨可配置为：
  • 60 V、80 V、90 V或100 V
• 可选外部同步，用于VPP0、VN0、VPP1、VN1和-10 V
• 低纹波LDO提供1.8V、2.5V、3.3V、5V、-5V和10V电源轨
• 用于所有电压轨的LED状态指示灯
• VPP0、VN0、VPP1和VN1电源轨故障监控，发生故障时自动关断序列

框图

电源板参考设计

Microchip EV28J28A超声波电源评估板技术解析与应用指南

一、产品架构与核心设计理念

Microchip EV28J28A超声波电源评估板是一款专为医疗成像和工业检测应用设计的完整电源解决方案。该板卡采用分层式电源架构，可生成超声脉冲器所需的宽范围电压轨（从数字控制用的1.8V至驱动换能器的±100V）。

‌核心设计特点‌：

• ‌智能电源时序管理‌：内置PIC16F1716单片机实现自动上电/断电时序控制，确保高压电源的安全启停
• ‌多电压输出‌：提供1.8V、2.5V、3.3V、±5V、±10V及可配置的VPPx/VNNx（60V/80V/90V/100V）输出
• ‌故障保护机制‌：集成过温、过流、过压/欠压监测，异常时自动触发保护序列
• ‌低噪声设计‌：支持外部PWM同步（默认200kHz），降低高压电源纹波对敏感接收电路的影响

二、关键电路模块深度解析

2.1 高压生成电路设计

评估板采用双路独立可调高压输出架构（VPP0/VNN0和VPP1/VNN1），每路包含：

• ‌MCP1631 PWM控制器‌：实现高频（2MHz）开关控制
• ‌ 定制变压器（11.6μH） ‌：采用Hexa-Path磁芯结构优化能量传输效率
• ‌三级滤波网络‌：由0.22μF/200V X7R陶瓷电容（C55-C56）和1000pF/250V NPO电容（C61-C62）组成复合滤波
• ‌精密反馈网络‌：通过MCP65R41比较器（±1%精度）实现输出电压采样

典型性能参数 ：

• 转换效率：>85%（满载条件下）
• 纹波电压：<1% Vout（使用外部同步时）
• 响应时间：<5μs（负载瞬态变化）

2.2 低压电源子系统

‌数字电源部分‌：

• ‌MCP16301同步降压‌：将12V输入转换为3.6V（L2=15μH）
• ‌MIC94345 LDO‌：生成3.3V/150mA低噪声电源（PSRR>60dB@1kHz）
• ‌MCP1700系列‌：提供2.5V和1.8V（静态电流仅1.6μA）

‌模拟电源部分‌：

• ‌MIC5205调节器‌：可调输出（通过R12=1.02k设置）产生10V
• ‌MIC5270负压转换器‌：生成-10V（TR2=10μH电感）
• ‌电荷泵电路‌：由MCP6H01运放驱动产生-5V

三、典型应用场景与实操指南

3.1 与Microchip超声脉冲板的配合使用

评估板可与以下脉冲器板卡直接兼容：

1. ‌HV7321方案‌：ADM00659（±80V/2.5A/4通道）
2. ‌HV7350方案‌：HV7350DB1（±60V/1.0A/8通道）
3. ‌HV7351方案‌：ADM00658（±70V/3.0A/8通道）

‌连接步骤‌：

1. 通过J1-J7连接器匹配目标板电压需求
2. 使用SW0/SW1设置VPPx电压等级（睡眠模式下）
3. 12V输入电源接J2（建议电流≥1A）
4. 按下SW2启动电源序列

3.2 高级功能配置

‌外部同步实现‌：

1. 通过J8/J9接口注入5V PWM信号（50Ω端接可选）
2. 系统自动检测外部时钟并切换同步源
3. 典型同步波形要求：
   • 频率范围：100-500kHz
   • 上升时间：<50ns
   • 占空比：30-70%

‌固件定制要点‌：

• 使用PICKIT4通过J5接口编程（需将SW0/SW1置于OFF位）
• 关键修改参数包括：
  • 故障阈值（OVP/UVP）
  • 电源序列时间
  • 默认PWM频率

四、设计验证与测试数据

4.1 典型波形分析

• ‌上电时序‌（图C-2）：
  • 3.3V/2.5V/1.8V在20ms内依次建立
  • -5V滞后低压轨约5ms
  • VPPx高压在低压稳定后50ms启动
• ‌下电特性‌（图C-6）：
  • VNNx先于VPPx关断（200ms放电周期）
  • 数字电源最后关闭

4.2 关键性能指标

参数	条件	典型值	单位
输出电压精度	25°C	±1.5%	FS
交叉调整率	0-100%负载	<3%	-
温度系数	-40°C~125°C	±0.02%/°C	-
短路恢复时间	输出短路	<100	ms

五、设计参考与扩展应用

‌推荐外围器件选型‌：

• ‌输出电容‌：推荐KEMET C1210系列X7R材质（C55-C56）
• ‌整流二极管‌：PMEG3020EJ（D19/D23）用于高频整流
• ‌电流检测‌：0.18Ω/1%精密电阻（R35）

‌噪声优化技巧‌：

1. 在MIC5205的BYP引脚添加100pF电容（C39）降低基准噪声
2. 采用星型接地布局（参见附录A.13拓扑图）
3. 高压输出使用π型滤波（C59-L-C60）

该评估板已通过IEC 60601-1医疗设备安全预认证，特别适合需要高可靠性电源的超声成像系统开发。设计文件包含完整的原理图、PCB布局和BOM清单，支持用户快速进行二次开发。