MIC28304评估板：70V 3A电源模块的全面解析

在电子设计领域，电源模块的性能和稳定性至关重要。今天，我们就来深入探讨一下Micrel的MIC28304评估板，这是一款70V 3A的电源模块，具有独特的控制架构和丰富的特性。

文件下载：MIC28304-1-12V-EV.pdf

一、产品概述

1.1 模块特性

MIC28304是一款同步降压调节器模块，采用了独特的自适应导通时间控制架构。它将DC - DC控制器、功率MOSFET、自举二极管、自举电容和电感集成在一个封装中。其输入电源范围为4.5V至70V，可提供高达3A的输出电流，输出电压可调节至低至0.8V，精度保证在±1%。此外，该器件的开关频率可在200kHz至600kHz之间编程。

1.2 不同型号架构

• MIC28304 - 1采用HyperLight Load®架构，轻载时可工作在脉冲跳跃模式，中载到重载时工作在固定频率CCM模式。
• MIC28304 - 2采用Hyper Speed Control™架构，在所有负载条件下均工作在固定频率CCM模式。

1.3 评估板基本参数

• 输入：7V至70V
• 输出：0.8V至5V，3A（需参考典型特性部分的温度曲线）
• 开关频率：600kHz（可在200kHz至600kHz之间调节）

二、使用要求与注意事项

2.1 使用要求

MIC28304 - 1和MIC28304 - 2评估板仅需一个电流能力至少为10A的单电源。由于MIC28304具有内部PVDD LDO，因此无需外部线性稳压器为IC的内部偏置供电。在(VIN < +5.5V)的应用中，应将PVDD连接到VIN以绕过内部线性稳压器。输出负载可以是无源负载或有源负载。

2.2 注意事项

评估板没有反极性保护，在VIN和GND端子施加负电压可能会损坏器件。板的最大VIN额定值为70V，超过70V可能会损坏器件。

三、上手步骤

3.1 VIN供电

将电源连接到VIN和GND端子，注意极性和电源范围（(7V < VIN < 70V)）。使用电流表监测IIN，使用电压表监测VIN和GND端子的输入电压。在步骤4之前不要施加电源。

3.2 连接负载并监测输出

将负载连接到VOUT和GND端子，负载可以是无源（电阻性）或有源（如电子负载）类型。可以在VOUT端子和负载之间放置一个电流表来监测输出电流，并确保在VOUT端子监测输出电压。

3.3 启用输入

EN引脚有一个100kΩ的上拉电阻（R16）连接到VIN，当PVDD超过其UVLO阈值时，输出可以开启。评估板上提供了一个EN连接器，方便用户使用使能功能。在EN引脚上施加外部逻辑信号将其拉低，或使用跳线将EN引脚短接到GND，将关闭MIC28304评估板的输出。

3.4 开启电源

开启VIN电源，验证输出电压是否调节到5V。

四、关键特性解析

4.1 反馈电阻

评估板的输出电压预设为5.0V，由反馈分压器决定： [V{OUT }=V{REF } timesleft(1+frac{R 1}{R{BOTTOM }}right)] 其中(V{REF}=0.8V)，(R{BOTTOM })是R10或R11之一，对应3.3V、5V。将(R{BOTTOM })开路可得到0.8V的输出电压。其他未列出的电压可以根据以下公式修改(R{BOTTOM })的值来设置： [R{BOTTOM }=frac{R 1 × V{REF }}{V{OUT }-V_{REF }}] 由于输出电容的额定电压为6.3V，输出电压不应设置超过5V。对于更高的输出电压，可参考订购信息表。

4.2 SW节点

测试点J1（VSW）用于监测开关波形，这是转换器最关键的波形之一。

4.3 电流限制

MIC28304使用低端MOSFET的(R_{DS(ON)})和从ILIM引脚连接到SW节点的外部电阻来确定电流限制。在每个开关周期中，通过监测低端MOSFET在关断期间的电流来感测电感电流。感测到的电压V(ILIM)在150ns的消隐时间后与电源地（PGND）进行比较，从而比较电阻R15上的压降（VCL）和底部FET上的压降，以产生短路电流限制。连接在ILIM引脚和PGND之间的小电容（C6）用于过滤关断期间开关节点的振铃，以实现更好的短路限制测量。

短路电流限制可以通过以下公式编程： [R 15=frac{left(I{CLIM}-Delta I{L(PP)} × 0.5right) × R{DS(ON)}+V{CL}}{I{CL}}] 其中(ICLM)是期望的电流限制，(R{DS(ON)})是低端功率MOSFET的导通电阻（典型值为57mΩ），(VCL)是电流限制阈值（典型绝对值为14mV），(ICL)是电流限制源电流（典型值为80µA），(Delta I{L(PP)})是电感电流峰 - 峰值，可通过以下公式计算： [Delta I{L(PP)}=frac{V{OUT } timesleft(V{IN(max )}-V{OUT }right)}{V{IN(max )} × f_{sw } × L}] MIC28304模块集成了4.7µH的电感，该电感的(RWINDING(DCR))典型值在45mΩ范围内。在硬短路情况下，短路限制会降低，以允许输出端进行无限期的硬短路而无任何破坏作用。同时，建议在上述公式中为(ICLIM)增加50%的余量，以避免由于MOSFET结温升高而导致的误电流限制。

4.4 环路增益测量

电阻R14串联在调节器反馈路径中，通过在电阻两端连接阻抗分析仪并选择20Ω至50Ω之间的电阻值，可以测量控制环路增益。

4.5 开关频率设置

MIC28304的开关频率可以通过改变电阻R19的值来调整。模块内部有一个100kΩ的上拉电阻连接在VIN和FREQ引脚之间，因此R19的值决定了开关频率。开关频率还取决于VIN、(V{OUT })和负载条件，估计开关频率的公式为： [f{SW _A D J}=f{O} × frac{R 19}{R 19+100 k Omega}] 其中(f{0})是R19开路时的开关频率。为了更精确的设置，建议参考相关图表。

五、典型特性

文档中给出了MIC28304在不同输入电压、输出电压和负载条件下的效率曲线，以及热降额曲线。这些曲线可以帮助工程师更好地了解模块在不同工况下的性能，从而进行合理的设计和应用。

六、订购信息

部件编号	描述
MIC28304 - 1 5V EV	MIC28304 - 1评估板，最高5V输出
MIC28304 - 2 5VEV	MIC28304 - 2评估板，最高5V输出
MIC28304 - 1 12V EV	MIC28304 - 1评估板，12V输出
MIC28304 - 2 12V EV	MIC28304 - 2评估板，12V输出

七、总结

MIC28304评估板是一款功能强大、性能稳定的电源模块，适用于多种应用场景。通过对其特性、使用要求、操作步骤和关键参数的详细了解，工程师可以更好地进行设计和调试，确保系统的稳定运行。在实际应用中，还需要根据具体需求进行合理的参数设置和优化，以充分发挥模块的性能。你在使用类似电源模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。