MIC2875/6评估板：高效同步升压调节器的设计与应用

引言

在电子设备的电源管理领域，高效、可靠的升压调节器至关重要。今天，我们来深入了解一款紧凑且高效的 2MHz 同步升压调节器——MIC2875/6 评估板，它具备 4.8A 开关电流，且拥有双向负载断开功能等一系列出色特性。

文件下载：MIC2875-AYMT-EV.pdf

评估板概述

基本特性

MIC2875/6 评估板是一款高度集成的升压调节器解决方案。它工作频率高达 2MHz，采用 4.8A 开关，效率非常高。其独特的双向负载断开功能，能在设备禁用时有效防止输入和输出之间的漏电现象。

工作模式

当输入电压大于目标输出电压时，MIC2875/6 会自动进入旁路模式，此时 NMOS 关闭，PMOS 完全导通，为输入到输出提供低阻抗路径。在轻负载情况下，升压转换器会切换到 PFM 模式以提高效率。此外，MIC2875 从空载到满载时，最低开关频率为 45kHz，可最大程度减少音频频段的开关干扰。同时，该评估板还集成了抗振铃开关，能降低不连续导通模式（DCM）下的开关节点振铃，减少电磁干扰（EMI）。

使用要求与注意事项

电源要求

评估板需要一个可调的工作台输入电源，电压范围为 2.5V 至 5.5V，且在 2.5V 时能提供大于 4.5A 的电流。

注意事项

评估板没有反极性保护，因此在 VIN 端子和接地（GND）端子之间施加负电压可能会损坏设备，输入电压也不应超过 5.5V。为了减少电感，输入电源线应尽可能短，并且 VIN 测量应在 VIN 和 GND 端子处进行，以确保不包含输入电源线的电压降。

评估板的使用步骤

连接外部电源

将外部电源连接到评估板的 VIN（J1）和 GND（J2）端子，要特别注意极性和电源范围（2.5V 至 5.5V）。可以在电源和评估板的输入端子之间放置一个电流表，但要确保在 VIN（J1）端子处监测电源电压，因为电流表和电源线电阻可能会降低输入的电压。

连接负载

可将负载连接到评估板的 VOUT（J3）和 GND（J4）端子，负载可以是无源（电阻性）或有源（电子负载）。如果使用电子负载，在 MIC2875/6 上电之前保持负载禁用。同样，可以在负载和输出端子之间放置一个电流表，并在 VOUT（J3）和 GND（J4）端子处监测输出电压。

启用/禁用 MIC2875/6

评估板有一个使能（EN）引脚（J8）。当 EN 引脚置高时，MIC2875/6 进入待机模式。通过将 JP1 跳线设置为通过一个 10kΩ 上拉电阻将 EN 引脚连接到 VIN。如果将该引脚驱动为低电平，IC 将关闭。该引脚有一个内部下拉电阻，也可以不连接。

电源良好指示

提供了一个电源良好（/PG）测试引脚（J5）来监测电源良好功能。它是一个开漏输出，低电平有效。通过将 JP2 跳线设置为通过一个 1MΩ 上拉电阻将 /PG 引脚连接到 VIN。当输出高于电源良好阈值时，该引脚置低。

关键技术特性详解

双向输出断开

MIC2875/6 的功率级由一个 NMOS 晶体管作为主开关和一个 PMOS 晶体管作为同步整流器组成。当芯片禁用（(V_{EN}=0V)）时，控制电路会关闭 PMOS 的背栅二极管，从而将输出与输入电源隔离。一个“始终导通”的最大电源选择器会将背栅二极管的阴极切换到 IN 或 OUT 中电压较高的引脚。因此，只要设备禁用，MIC2875/6 的输出就会与输入双向隔离。最大电源选择器和输出断开功能只需 IN 引脚有 0.3V 电压即可工作。

最低开关频率（仅 MIC2875）

当 MIC2875 进入脉冲跳跃模式超过 20μs 时，内部控制电路会短暂地使 PMOS 导通，通过电感将 VOUT 放电至 VIN。当电感电流达到预定阈值时，PMOS 关闭，NMOS 导通，使电感电流逐渐减小。当电感电流达到零时，NMOS 最终关闭。如果在另一个 20μs 内没有开关活动，上述循环会重复，有效维持 45kHz 的最低开关频率。当 VOUT 小于 VIN 或在 VIN 的 200mV 范围内时，频率控制电路会禁用。这种最低开关频率特性对于对低频 EMI 敏感的应用（如音频系统）非常有利。

集成抗振铃开关

MIC2875/6 包含一个抗振铃开关，可消除传统升压转换器在不连续导通模式（DCM）下 SW 节点的振铃。在 DCM 操作的开关周期结束时，NMOS 和 PMOS 都关闭。抗振铃开关会将 SW 引脚电压钳位到 IN，以消耗存储在电感和功率开关寄生元件中的剩余能量。

自动旁路模式

当输入电压高于目标输出电压时，MIC2875/6 会自动进入旁路模式，此时能提供低阻抗的输入到输出通路，提升效率。

软启动

评估板集成了内部软启动电路，可在启动期间限制涌入电流。设备启用时，PMOS 缓慢导通，将输出电容充电至接近输入电压，然后开始升压开关周期，逐渐将输出电压充电至目标 VOUT。

输出电压编程

MIC2875/6 有可调版本，可通过外部电阻分压器 R2 和 R3 设置输出电压。典型反馈电压为 900mV，推荐的最大和最小输出电压分别为 5.5V 和 3.2V。通过电阻分压器的电流应明显大于进入 FB 引脚的电流（典型值为 0.01μA），建议 R2 + R3 的总电阻约为 1MΩ。所需输出电压的合适 R2 和 R3 值可通过公式 (R2 = R3times(frac{V_{OUT}}{0.9V}-1)) 计算。

安全工作区（SOA）

SOA 曲线代表了最大安全工作电流和最大安全工作结温的边界。图 2 展示了在不同 (V_{IN}) 下，MIC2875/6 评估板在 0°C 至 +155°C 环境温度下的 SOA 情况。这有助于工程师在设计时根据实际工作环境确定合适的负载电流，避免设备因过载或过热而损坏。

评估板原理图与物料清单

文中给出了 MIC2875/6 - AYMT 和 MIC2875/6 - 5.0YMT 两种版本的评估板原理图及详细的物料清单。这些信息对于工程师进行电路分析、调试和改进非常有帮助。通过物料清单，我们可以清楚地了解到每个元件的型号、制造商、描述和数量等信息，方便进行元件的采购和替换。

PCB 布局建议

合理的 PCB 布局对于评估板的性能至关重要。文中虽然只是简单提及了 PCB 布局，但我们知道布局时应考虑元件的摆放位置、走线长度和宽度、接地等因素，以减少电磁干扰和信号串扰，提高评估板的稳定性和可靠性。

总结与思考

MIC2875/6 评估板凭借其高效的升压转换能力、双向负载断开、多种工作模式以及集成抗振铃等特性，为电源管理设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的设计需求，充分利用其各项功能，同时严格遵循使用要求和注意事项，确保评估板的正常工作。大家在使用这款评估板的过程中，有没有遇到过一些独特的问题或者有什么创新的应用思路呢？欢迎在评论区分享交流。