最近调板挖到宝:安森美NCP3133A 3A集成Buck实测分享

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最近调板挖到宝:安森美NCP3133A 3A集成Buck实测分享

最近做个工业网关的电源部分,要把5V/3.3V主电源转成1.2V/2.5A给FPGA内核供电,选电源的时候翻到安森美这颗NCP3133A,集成度高、外围简单,调了两周基本跑通了,把整理的参数和踩过的坑分享给大家,省得后来人走弯路。

文件下载:NCP3133A-D.PDF


一、先上核心参数,选型党直接看这里

这颗属于全集成同步Buck,上下桥MOS都做在芯片里了,省了外围选型的麻烦,3x3mm QFN16的小封装,板子空间紧张的场景太友好: 参数项 规格
输入电压范围 2.9V~5.5V
输出电压范围 0.6V ~ 0.84*Vin
最大连续输出电流 3A
开关频率 1.1MHz(典型值)
静态电流 3.5mA
封装 3x3mm QFN-16

我实际测了下5V转1.2V满负载3A的情况,效率能到92%,芯片表面温度只有58度(室温25度,加了散热过孔),这个表现比我之前用的同规格分立方案强不少。


二、两种工作模式怎么选?按需切换太灵活

这颗芯片最实用的就是支持两种工作模式,通过PS引脚配置就行,不同场景选对模式能省很多事:

1. 自动CCM/DCM模式(PS脚接≤174k电阻到GND)

轻载的时候会自动切换到DCM,降频运行,轻载效率直接拉满。我做的网关要求待机功耗<1mA,开这个模式之后,100mA轻载的时候效率还能保持在85%以上,比强制CCM模式高了快20个点,电池供电的场景选这个模式准没错。

2. FCCM强制连续导通模式(PS脚悬空/接VDD)

全程固定1.1MHz开关频率,负载全范围频率不变,纹波更好控制,适合对EMI要求高、或者需要固定频率做滤波的场景,缺点就是轻载效率会低一些,大家根据自己的需求选就行。


三、保护机制拉满,可靠性不用愁

做工业产品最在意的就是可靠性,这颗的保护功能基本把我能想到的都覆盖了:

  1. 预偏置启动:这个必须夸,之前用的老款Buck,输出电容有残压的时候上电,很容易倒灌电流烧芯片,这颗支持预偏置启动,软启电压没到FB电压的时候低侧MOS不会开,我调试的时候经常忘了给输出电容放电直接上电,一点问题都没有。
  2. 全套电压电流保护:OVP/UVP/OCP/过温保护全有,过流是高低侧MOS双检测,高侧过流4.8A就逐周期限制,低侧过流5.1A直接锁死,不用怕短路烧芯片;过温140度关断,回差40度自动重启,省了外部温度检测。
  3. PowerGood指示:集成了窗口比较器,输出电压在±17%范围内的时候PG才会拉高,直接接给MCU的复位脚就行,不用额外做电源监测电路。
  4. 软启+软停:内置400us软启,上电冲击电流很小,关断的时候还有内部20Ω放电管给输出放电,不会出现输出掉电慢导致后端MCU跑飞的问题。

四、Layout和调试踩坑提醒,都是我花打样费换的经验

这部分都是干货,大家画板的时候照着避坑:

  1. 散热焊盘一定要打4个过孔接PGND:我第一次打样只打了2个过孔,满负载3A跑10分钟芯片就到70度了,改了4个过孔之后直接降到58度,差距非常明显。
  2. 地分割要注意:功率地和模拟地分开走,最后单点连到芯片的地引脚,FB反馈走线一定要远离SW、BST这些高频噪声线,我第一次Layout把FB走在了SW旁边,输出纹波平白多了50mV的杂波,改了走线就好了。
  3. 电感选型别贪小:如果输出是3.3V的话,电感值别选小于1uH的,不然电流纹波太大容易误触发过流保护,我试过用0.68uH的,带到2.5A就触发保护了,换了2.2uH的就没问题。
  4. 慢上电场景记得给EN加RC滤波:如果你的前级电源上升沿很慢(超过10ms),一定要在EN脚加个100k电阻+1uF电容的RC滤波,我一开始上电有时候成功有时候锁死,查了一周才发现是EN脚上升沿太慢导致的逻辑错误,加了RC之后100%启动成功。
  5. 输入 decoupling电容尽量贴芯片放:10uF+0.1uF的组合,最近的引脚距离芯片不要超过2mm,能有效抑制输入纹波。

最后

总的来说这颗芯片性价比真的很高,外围只需要电感、电容、分压电阻就搞定,BOM成本比分立方案低了近30%,调试也简单,适合5V/3.3V降压的大部分场景,尤其是对板子尺寸有要求的消费电子、工业小设备。 大家有用过这颗芯片的吗?有没有其他踩坑的点,评论区一起交流~

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