MCP19117飞返式独立评估板使用指南

一、引言

在电子设计领域，一款优秀的评估板对于工程师验证和开发新的电源方案至关重要。MCP19117飞返式独立评估板就是这样一款具有高集成度和灵活性的工具，它能帮助我们更好地理解和应用MCP19117控制器。本文将详细介绍该评估板的相关内容，包括产品概述、安装操作、GUI功能以及原理图和物料清单等，希望能为各位电子工程师在实际设计中提供参考。

文件下载：ADM00663.pdf

二、产品概述

2.1 MCP19117简介

MCP19117是一款高度集成的混合信号模拟脉宽调制（PWM）电流模式控制器，内置微控制器核心，支持同步或异步操作。它采用传统的模拟控制电路来调节输出电流或电压，同时利用PIC微控制器中程核心对设备的运行参数、保护级别、可编程偏移、死区时间、斜率补偿和故障处理程序进行完全定制。

MCP19117具有两个内部低压差稳压器（LDO），5V的LDO为所有数字电路提供内部电源，并能在(V_{DD})引脚提供有限的外部电源；4V的LDO为内部模拟电路供电，并为ADC提供参考电压。该设备采用节省空间的28引脚5x5 mm QFN封装，集成了同步低侧驱动器和8k字非易失性存储器。

2.2 评估板功能

MCP19117飞返式独立评估板旨在展示MCP19117在同步飞返拓扑中的运行情况。它被配置为调节负载电流，非常适合驱动LED负载。几乎所有的操作和控制系统参数都可以通过集成的PIC微控制器核心进行编程。

评估板预装了与GUI界面配合使用的固件，用户也可以使用MPLAB X IDE软件下载自定义固件，以满足特定应用需求。评估板还包含用于在线串行编程（ICSP）和(I^{2}C)通信的接口，以及多个测试点，方便进行开发和测试。此外，该评估板展示了优化的印刷电路板（PCB）布局，可减少寄生效应，提高效率和功率密度。

2.3 评估板套件内容

评估板套件包含以下物品：

• MCP19117飞返式独立评估板（ADM00663）
• 重要信息表

三、安装与操作

3.1 评估板特点

MCP19117是一款数字增强型功率模拟同步低侧PWM控制器，配套的GUI可帮助用户轻松配置和评估该设备。评估板设计为单电源供电（标称8V至14V，最大24V），初级侧MOSFET的最大(V{DS})额定值为100V，耦合电感的匝数比为2:1，次级MOSFET的最大(V{DS})额定值为200V。

评估板默认配置为为栅极驱动电源（(V_{DR})）提供10V电压，输入和输出端均配备了足够的陶瓷和大容量电容器，以减少纹波电流和电压偏差。评估板已完全组装、编程和测试，用户需要从Microchip网站下载并安装MCP19117飞返式独立GUI，并熟悉其操作后，才能为评估板供电。

3.2 系统和配置要求

要启动和运行评估板，需要以下设备和软件：

• MCP19117飞返式独立GUI
• MCP19117飞返式独立评估板
• PICkit串行分析仪

对于USB连接，PC需要有标准的USB 2.0端口。如果通过USB集线器连接，建议使用自供电集线器。评估板预装了与GUI配合使用的固件，若要重新编程设备，还需要以下工具：

• MPLAB X IDE（版本3.05或更高）
• MPLAB XC8 C编译器（v1.35或更高）
• MCP19117飞返式独立固件
• MCP19117飞返式独立评估板
• PICkit 3在线调试器/编程器

MCP19117飞返式独立GUI需要Microsoft Windows® XP/7/8操作系统，最小屏幕分辨率为1024 x 768。

3.3 连接电源输入和输出

使用(VIN)和GND测试点连接电源，标称(V{IN})为+8V至+14V，正极（红色）连接到(V{IN})，负极（黑色）连接到GND。需要注意的是，初级侧MOSFET的额定电压为100V，变压器匝数比为1:2，不要超过MOSFET的额定电压。

3.4 安装GUI

MCP19117预装了与独立GUI兼容的通用固件，用户可根据需要修改或创建新的固件。安装GUI的步骤如下：

1. 从Microchip网站下载MCP19117飞返式独立GUI软件包。
2. 解压存档文件到计算机。
3. 双击setup.exe文件开始安装，在应用程序安装窗口中按“Install”按钮。安装完成后，将显示应用程序窗口。

3.5 重新编程评估板

重新编程MCP19117设备的步骤如下：

1. 若MPLAB X IDE已安装，直接进入步骤2；否则，从www.microchip.com/mplabx下载并安装。
2. 若MPLAB XC8 C编译器已安装在MPLAB X IDE中，进入步骤3；否则，从www.microchip.com/mplabxc下载免费版本。
3. 从www.microchip.com/mcp19117的“Documentation”下载MCP19117 - 飞返式独立固件（ADM00663_02_10403_U1-R2_Firmware.zip）。
4. 解压固件存档，将MCP19117项目文件夹放在所需位置。
5. 为评估板供电。
6. 通过6针连接器J3将PICkit 3在线调试器连接到评估板。
7. 打开MPLAB X IDE，从“File”菜单选择“Open Project”，浏览提取的固件位置，选择MCP19117_Stand_Alone，勾选“Open as Main Project”，点击“Open Project”加载文件。
8. 项目打开后，点击工具栏上的“Make and Program Device Main Project”按钮对设备进行编程，等待编程过程完成。

四、图形用户界面（GUI）功能

4.1 启动GUI

在启动GUI之前，需要进行以下操作：

1. 在(V_{IN})和接地测试点施加8V至14V的输入电压。
2. 通过USB端口将PICkit串行分析仪连接到PC，然后通过6针串行连接器J5将分析仪连接到控制板。

启动GUI的方法是选择“Start > All Programs > Microchip Technology Inc. > MCP19117 FLYBACK_STANDALONE_GUI”，界面将自动检测MCP19117设备并准备使用。

4.2 GUI区域描述

MCP19117飞返式独立GUI分为五个区域：

• 系统参数区域
  • 驱动启用/禁用部分：包含“ON”和“OFF”复选框，选择“OFF”时，系统关闭初级和次级驱动器，GUI的所有部分变为只读；选择“ON”时，各部分可编辑。
  • 操作模式部分：控制飞返转换器的运行模式，有准谐振和固定频率两种选项。默认选择固定频率模式，开关频率参数可调节。还包含同步操作选项，选择“ON”时，评估板工作在同步模式；清除该选项时，工作在异步操作模式，禁用次级驱动器。
  • 参数部分：控制开关频率、最大占空比、输出电流和电流检测电阻参数。开关频率在固定频率模式下可在60 kHz至1 MHz范围内编程，以10 kHz为间隔调整；最大占空比可在0至100%范围内编程；输出电流可在0至500 mA范围内调整；电流检测电阻（R6）值为200 m，用于计算写入VREFCON寄存器的设定点值。需要注意的是，提高开关频率会增加MOSFET的开关损耗，用户需确保MOSFET在安全工作范围内运行；在GUI中更改电阻值时，需相应更改评估板上的电阻，否则可能损坏评估板。
  • 保护部分：允许用户设置三个可调保护功能的级别，包括输入过压锁定（OVLO）、输入欠压锁定（UVLO）和输出过压锁定（OVLO）。用户需选择相应的复选框才能设置不同的值，否则保护功能不启用。评估板上的LED（标记为D2）用于指示各种故障条件。
  • 开关启用/禁用部分：评估板上有两个通用MOSFET低侧串联开关（LSW1和LSW2），GUI中的“Switch 1”和“Switch 2”复选框可用于打开或关闭这些开关。
  • 测试引脚部分：GUI的“Test Pin”部分有一个下拉菜单，允许用户选择并将测试信号连接到GPIO GPA0，这些信号可在标记为TEST的测试点访问。
• 高级寄存器更新区域：该区域提供更多选项来配置和操作评估板。需要选择“Enable Edit”复选框才能编辑该部分。可调节的参数包括前沿消隐时间（LEB）、初级驱动器死区时间（PDRV Deadtime）、次级驱动器死区时间（SDRV Deadtime）、输入电流偏移和斜率补偿。此外，该区域允许用户同时更新最多四个特殊功能寄存器（SFR）。
• 寄存器在线调整区域：该区域允许用户在操作MCP19117时直接控制寄存器值。读写操作以十六进制格式进行，用户在执行写入操作前应先读取地址，以防止意外写入错误的地址或存储体。“Update”按钮不会更新该区域的信息。
• 控制按钮区域：从左到右依次为“Initialize PICKit Serial”按钮（可选自检选项）、“Check for Evaluation Board”按钮（可选自检选项）、“Update”按钮和“Turn Off Drivers”按钮。用户可以通过这些按钮执行相应的操作，系统会在操作状态框中显示操作是否成功。
• 操作状态框区域：该文本框为用户提供消息和操作状态信息，默认情况下为空，当在GUI的其他部分执行操作时会填充信息，信息由系统生成且为只读。

五、原理图和布局

附录A包含了MCP19117飞返式独立评估板的原理图和布局图，包括电路板原理图、顶层、顶层铜层、中间层1、中间层2、底层铜层和底层。这些图纸对于理解评估板的电路结构和布局非常有帮助。

六、物料清单（BOM）

附录B列出了评估板的物料清单，包括电容器、电阻器、晶体管、变压器、集成电路等元件的型号、数量和制造商。这些信息对于采购和组装评估板非常重要。

七、总结

MCP19117飞返式独立评估板为电子工程师提供了一个方便的平台，用于评估和开发基于MCP19117控制器的电源方案。通过详细了解评估板的产品特点、安装操作、GUI功能以及相关的原理图和物料清单，工程师可以更好地利用该评估板进行设计和调试，提高工作效率和设计质量。你在使用这款评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。