Microchip Technology MCP19061四开关降压-升压评估板 (EV82S16A) 演示MCP19061器件在宽输入电压和负载范围内如何以降压、升压和降压-升压拓扑结构运行。几乎所有操作和控制系统参数均可通过I^2^C MCP2221模块进行编程。使用5mΩ分流器以精确测量输出电流。图形用户界面 (GUI) 可以修改功能参数并检查运行状态。为简化连接，使用MCP2221-I/ML、16引脚、4mmx4mm QFN在板上实现USB转I^2^C通信桥接器，支持与任何Microsoft® Windows®计算机连接的标准接口。MCP19061四开关降压-升压评估板还旨在演示优化的印刷电路板 (PCB) 布局，可最大限度地降低寄生噪声，同时提高效率和功率密度。适当的PCB布局对于实现MCP19061最佳运行、动力传动系效率和最大限度地降低噪声至关重要。

数据手册：*附件：Microchip Technology MCP19061四开关降压-升压评估板 (EV82S16A)数据手册.pdf

特性

• 输入电压范围：4.5 V至36 V
• 可调输出电压范围：3 V至36 V
• 最大输出电流：10A（可在0A至10A范围内调节）
• 100 W 的最大功率
• 开关频率范围：300kHz至500kHz（可调节）
• 板载高性能功率MOSFET晶体管
• 输入/输出过流保护
• 输入/输出欠压和过压保护
• 负载突降、过热和内部稳压器故障保护
• 通过I^2^C通信进行状态报告（包括误差、输入电压、输出电压和电流）
• 内部事件检测引脚 (nALERT)
• 输入欠压 (IVMUVF) 和过压 (IVMOVR) 锁定，具有可编程阈值（通过GUI）
• 输出欠压 (OVMUVF) 和过压 (OVMOVR)，具有可编程阈值（通过GUI）
• 输出过流 (OCROCR)，具有可编程上升阈值（通过GUI）

概述

MCP19061四开关降压-升压评估板技术解析与应用指南

Microchip Technology公司的MCP19061四开关降压-升压评估板(EV82S16A)是一款功能强大的电源管理解决方案评估平台，专为开发高效DC/DC转换系统而设计。本文将基于官方数据手册，全面解析该评估板的技术特性、工作原理和实际应用。

一、产品概述

1.1 MCP19061器件简介

MCP19061是一款高度集成的混合信号四开关降压-升压控制器，具有以下核心特性：

• ‌数字PWM控制器‌：内置数字控制电路，通过I2C串行通信总线实现外部可编程性和状态报告
• ‌宽电压范围‌：工作输入电压4.5V至36V(可耐受42V非工作电压)
• ‌可调输出‌：输出电压范围3V至36V
• ‌高集成度‌：采用32引脚5x5mm QFN封装，集成了同步4开关降压/升压架构和三个内部线性稳压器及MOSFET驱动器
• ‌应用领域‌：USB-PD电源、四开关降压-升压转换器、电池充电器、通用恒压恒流电源、LED驱动等

1.2 评估板功能特点

MCP19061评估板专门设计用于演示器件在降压、升压和降压-升压拓扑中的工作性能，主要特点包括：

• ‌宽范围操作‌：输入电压4.5-36V，输出电压3-36V可调
• ‌高电流输出‌：最大输出电流10A(可调范围0-10A)，最大功率100W
• ‌灵活配置‌：通过I2C接口的MCP2221模块实现几乎所有操作和控制系统参数的可编程性
• ‌精确测量‌：采用5mΩ分流电阻实现输出电流的精确测量
• ‌优化布局‌：精心设计的PCB布局最大限度地减少了寄生噪声，提高了效率和功率密度

二、硬件设计与功能模块

2.1 评估板组成

MCP19061评估板套件包含：

• MCP19061四开关降压-升压评估板(EV82S16A)
• USB-A转USB-C电缆
• 重要信息说明书

2.2 关键硬件特性

评估板提供了丰富的硬件接口和测试点：

• ‌输入/输出连接器‌：J3(输入)、J2(输出)端子连接器
• ‌USB接口‌：J5(USB Type-C)用于连接GUI界面
• ‌配置跳线‌：
  • J6(VDDIO选择)
  • J7(关机选择)
  • J8(使能选择)
• ‌测试点‌：包括VIN、VOUT、各开关节点、栅极驱动信号等关键信号测试点

2.3 功率级设计

评估板采用高效率功率级设计：

• ‌MOSFET‌：使用四颗Infineon ISC0703NLS N沟道MOSFET(60V, 57A)
• ‌电感‌：Coilcraft XAL1510-472MED(4.7μH, 29A)
• ‌电流检测‌：5mΩ精密分流电阻(2512封装)

三、软件控制与GUI界面

3.1 图形用户界面

评估板配套的GUI提供直观的参数设置和监控功能，分为四个主要标签页：

1. ‌Basic PSU‌：基础电源控制
   • 设置输出电压、输出电流(恒流模式)
   • 配置输入/输出电压保护阈值
   • 读取过压、过流、过热等错误标志
2. ‌Basic USB‌：USB电源配置
   • 选择预定义的USB电源协议(PD 1.0/2.0/3.0)
   • 自动更新所选USB配置文件的保护级别
3. ‌Advanced‌：高级参数设置
   • 直接访问寄存器映射
   • 配置控制环路参数(斜坡、增益、开关频率等)
4. ‌HW Config‌：硬件配置
   • 设置输出电容和电感值
   • 配置分流电阻值
   • 调整开关频率、死区时间、抖动等参数

3.2 错误检测与保护

MCP19061提供全面的错误检测和保护功能，包括：

• ‌电源故障‌：VDDIO欠压、ADC参考欠压、5V/4V稳压器欠压
• ‌时钟故障‌：系统时钟丢失、PLL时钟丢失、同步丢失
• ‌功率级故障‌：输出放电失败、启动失败、输入/输出过流、输出短路
• ‌温度故障‌：栅极驱动器过热、稳压器过热
• ‌电压异常‌：输入过压/欠压、负载突降、输出过压/欠压、Vsafe0检测

四、典型性能与应用指南

4.1 性能参数

评估板的典型性能指标：

• ‌效率‌：在12V输入、3A输出条件下，不同输出电压时的效率曲线显示最高效率超过95%
• ‌纹波噪声‌：在12V输入、1A输出条件下，输出电压纹波小于50mV
• ‌开关频率‌：可编程范围300kHz至500kHz

4.2 应用建议

1. ‌USB-PD应用‌：
   • 利用Basic USB标签页快速配置符合USB PD标准的电源参数
   • 支持多种功率等级(10W至100W)
2. ‌通用电源设计‌：
   • 通过Advanced标签页精细调节控制环路参数
   • 根据实际负载特性优化瞬态响应
3. ‌原型开发‌：
   • 参考评估板的PCB布局和元件选型
   • 利用丰富的测试点进行波形测量和性能验证