探索MCP16251和MCP1640B同步升压转换器评估板

在电子工程师的日常工作中，选择合适的电源解决方案至关重要。Microchip的MCP16251和MCP1640B同步升压转换器评估板为我们提供了一个优秀的测试和评估平台，下面就来详细了解一下这款评估板。

文件下载：ADM00458.pdf

一、产品概述

1.1 器件特性

MCP16251和MCP1640B是紧凑型、高效率、固定频率的升压DC - DC转换器。它们能为单节、双节或三节碱性、镍镉、镍氢电池，以及单节锂离子或锂聚合物电池供电的应用提供简单易用的电源解决方案，且所需外部组件极少。

• MCP16251：能自动选择脉冲宽度调制（PWM）或脉冲频率调制（PFM）以实现最佳效率。它具有极低的静态电流（输出端测量，非开关状态下为4µA）、较宽的输入电压范围（0.35 - 5.5V）和低启动电压（1mA负载电流下为0.82V）。
• MCP1640B：是仅支持PWM的控制器，典型静态电流（输出端测量，非开关状态下）为19µA，输入电压范围同样是0.35 - 5.5V，1mA负载电流下启动电压为0.65V。

这两款器件的主要区别在于MCP16251静态电流极低，且电压参考值为1.23V，而MCP1640B的电压参考值为1.21V。它们有SOT - 23 - 6和2x3mm (T)DFN - 8两种封装类型。评估板旨在展示MCP16251的低静态电流和MCP1640B的低噪声输出特性。

1.2 评估板用途

MCP16251和MCP1640B同步升压转换器评估板用于评估和演示Microchip的这两款产品。它能展示MCP16251/MCP1640B在两种升压转换器应用中的表现，支持多种输出电压，可用于评估两种封装选项。该评估板有助于工程师缩短产品设计周期。

1.3 评估板内容

评估板套件包含MCP16251和MCP1640B同步升压转换器评估板（ADM00458）以及重要信息表。

二、安装与操作

2.1 器件性能

• MCP1640B：能在2.0 - 5.5V的宽范围内调节输出电压，单节1.2V电池供电时，3.3V输出下通常可提供超过100mA的负载电流。输入电压范围为0.35 - 5.5V，启动电压低至0.65V，且具有真正断开关机选项。
• MCP16251：可在1.8 - 5.5V范围内调节输出电压，单节碱性电池供电时，3.3V输出下至少可提供75mA的负载电流。它具备PWM和PFM两种工作模式，并能自动选择最佳模式以提高效率。

2.2 评估板特点

• 供电灵活：可由单节、双节或三节碱性、镍镉、镍氢电池，以及单节锂离子或锂聚合物电池供电。
• 输入输出范围：输入电压范围为0.35 - 5.5V，且输入电压需小于等于输出电压；输出电压可通过板上的迷你拨码开关选择2.0V、3.3V或5.0V。
• 输出电流：3.3V输出、1.5V输入时典型输出电流为125mA；5.0V输出、3V输入时典型输出电流为200mA。
• 启动电压：MCP16251转换器启动电压为0.82V，MCP1640B转换器启动电压为0.65V（3.3V输出、1mA负载、电阻性负载条件下）。
• 工作模式：MCP16251转换器具有自动PFM/PWM操作功能，PWM开关频率为500kHz。
• 控制功能：可通过板上的迷你拨码开关选择使能状态，同时具备峰值输入电流限制（MCP1640为800mA，MCP16251为650mA）和过温保护功能。

2.3 开始使用

评估板已完全组装并测试，可用于评估和演示MCP16251和MCP1640B产品，但需要使用外部实验室电源和负载。

2.3.1 电源输入和输出连接

• 供电：板上有焊接好的测试点用于输入电压连接，最大输入电压不应超过6.0V。当输入电压大于等于输出电压时，输出电压将无法保持稳定。评估板有两个独立的电路应用，分别使用MCP16251的SOT - 23 - 6封装和MCP1640B的DFN - 8封装，两种封装的输出电压均可通过板上的迷你拨码开关选择。
• 负载连接：板上有焊接好的测试点用于连接负载，开关峰值电流限制可提供安全的最大电流值。转换器的最大输出电流会随输入和输出电压变化，具体可参考MCP16251/2和MCP1640/B/C/D的数据手册。

2.3.2 上电步骤

1. 将系统负载连接到 (V{OUT}) 和GND端子，最大负载随输入和输出电压变化（具体参考数据手册），负载正极连接 (V{OUT}) ，负极连接GND。
2. 使用 (V_{OUT}) SEL迷你拨码开关设置所需的输出电压。
3. 使用EN迷你拨码开关打开或关闭设备。
4. 当EN设置为ON或高电平时，转换器启用，可在 (V{OUT}) 和GND端子测量输出电压；当EN为低电平时，转换器禁用， (V{OUT}) 浮空且与输入断开。

2.3.3 开关功能

评估板上的开关功能如下表所示：	开关状态	(V_{OUT}) [V] for
SW3或SW4（EN开关）	SW1或SW2（ (V_{OUT}) SEL开关）	MCP16251T - E/CH SOT - 23 - 6转换器	MCP1640BT - I/MC 2x3mm DFN转换器
ON	ON	2	3.3
ON	OFF	3.3	5
OFF	ON	0	0
OFF	OFF	0	0

2.3.4 可调输出电压设置

可使用电阻分压器RT和RB设置转换器的输出电压。通过将 (V{OUT}) SEL开关设置为ON或OFF位置，可使用以下公式计算输出电压： [R T{I}=R B{I} timesleft[left(frac{V{OUT }}{V{F B}}right)-1right]] 或 [R T{4}=R B{2} timesleft[left(frac{V{O U T}}{V{F B}}right)-1right]] 其中，MCP1640B的 (V{FB}=1.21V) ，MCP16251的 (V{FB}=1.23V) 。需要注意的是，如果重新计算反馈回路，则不应使用 (V{OUT}) SEL开关，因为它会与计算出的组件并联一个电阻。

三、附录信息

3.1 原理图和布局

附录包含评估板的原理图和布局图，包括板的原理图、顶层丝印图、顶层铜层和丝印图、顶层铜层图以及底层铜层图，这些图能帮助工程师更好地了解评估板的电路结构。

3.2 物料清单

物料清单详细列出了评估板所使用的组件，包括4个半球形缓冲垫、多个电容、电感、电阻、开关、测试点以及MCP16251和MCP1640B芯片等。制造中使用的物料清单采用了符合RoHS标准的组件。

四、总结

MCP16251和MCP1640B同步升压转换器评估板为工程师提供了一个全面的测试平台，能帮助我们深入了解这两款升压转换器的性能。其灵活的供电方式、多种输出电压选择以及丰富的保护功能，使其在各种电源应用中具有很大的优势。大家在实际设计中，不妨考虑使用这款评估板来加速产品开发，你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。