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[讨论] 美信的MAX15066高效率DC-DC方案

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一粒金砂(中级)

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发表于 2019-10-21 14:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

     最近学会了美信的EE-Sim工具了,现在可以轻而易举地设计出效率超过95%的电源(纸上谈兵的),小伙伴们都震惊了。

  

     为了让更多小伙伴们也学会制作效率95%多的电源,今天我们来介绍一下来自美信的MAX15066开关降压芯片,顺便也聊聊美信的那个特别好用的EE-Sim仿真工具。

   

    MAX15066是个4.516V输入,支持最高4A输出的高效率降压开关电源芯片。芯片只有2x2毫米,BGA封装的引脚定义如下

 封装.JPG

这款芯片的电路设计与仿真可以使用美信的EE-Sim工具来做。我们先进入美信官网,在工具里把EE-Sim打开。

 ee-sim的位置.JPG

我们假设一个场景,NanoPi M4需要5V4A的电源。考虑到大电流下劣质USB线的压降,电源输出使用5.3V 4A会比较保险。如果电源来自一个3节锂聚合物电池串联成的12V电池包,那么还需要通过一个DC-DC模块转换成5.3V4A才能用。3节锂聚合物电池的最高电压是12.6V,考虑到锂聚合物电池过放会影响电池寿命,我们把最低电压定位9.9V(每节电池放电到3.3V)。参考输入电压就是锂电池标准电压3.7V乘以311.1V

   

我们把以上设计参数输入到EE-Sim

 基本参数.JPG

然后,自动生成原理图!这个功能非常赞,即使不看原理图资料,也能快速把原型做出来。几个元件的参数,可以以后再慢慢查资料研究。

 原理图.JPG

我们回过头来,看看输出电压是怎么设置的。

下图中的R1R2是控制输出电压的,当R2取参考值10KR1可以计算得到

 R1和R2的关系.JPG

通过R2计算R1的公式如下,其中VFB参考值0.606V

 R1R2公式.JPG

然后,就开始仿真吧!

   

我们先来看看效率曲线,设置负载电流从10%100%变化,也就是400mA4A的变化。

下图中,我们可以发现,当输出电流为2A左右时,效率达到了最高,都快到96%啦。最大负载4A时的效率也超过95%

 效率.JPG

我们再看看电流负载从2A突然变成4A再回到2A的电压瞬态响应曲线。

电压波动小于0.1V,而且电压的整定时间大约只有120微秒左右。

 电流负载瞬态响应响应.JPG

稳态工作的纹波也是很小的,大多数工况下,都小于10毫伏(是不是很震惊!!!!)。

比如,稳态带负载4A输出时候的电压曲线如下图红色曲线所示

 稳态带载电压.JPG

4A时候的,电压的纹波依然很小,如下图所示:

 4A输出.JPG

小电流400mA工况的输出电压纹波,如下图所示:

 400mA.JPG

0.01A的情况也测试了。

接近空载时候,一开始的输出电压稍微有些不稳定,但1.2毫秒以后就稳定了,如下图所示。

 0.01A.JPG

     当然,以上都是纸上谈兵的理想情况,如果是大家自己做的板子,由于对地回路长,引入了较多电磁干扰,可能波纹就会大一些,达到100mV都有可能的。所以有以下建议。缩短输入电容地和输出电容地之间的距离。大电流线路尽可能短和宽。确保所有反馈连接线尽可能短,且不要有过孔,反馈和补偿电阻尽可能靠近设备布置。

   

    虽然原理图设计出来了,但还是不建议小伙伴们自己做模块,因为DC-DC对于布线的要求非常专业,这需要长期的经验积累,不是一般爱好者能玩得6的。即使专业如Firefly开源团队,用专业的Ti电源芯片,也做出过12V转5V电路会发出明显噪音的Firefly RK3399开发板,返厂维修都不能修正,那就更不用说我们这些初级水平的普通爱好者了。

此帖出自模拟电子论坛


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一粒金砂(中级)

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发表于 2019-10-21 15:36 | 显示全部楼层

学习了,感谢分享

stm32f103资料

硬氪网



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纯净的硅(初级)

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发表于 2019-10-21 16:09 | 显示全部楼层

真的不错



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发表于 2019-10-21 23:42 | 显示全部楼层

我有时看波形,有时分不清楚波形为什么会这样,为什么会那样,没有干扰的时候也得重新去翻资料



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发表于 2019-10-22 08:23 | 显示全部楼层

美信的EE-Sim工具也是这么强

是否支持其他家芯片呢



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一粒金砂(中级)

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发表于 2019-10-31 08:51 | 显示全部楼层

这种工具TI和ADI也有的



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禁止发言

发表于 2019-11-1 09:41 | 显示全部楼层

MAX15066

高效、4A、降压型DC-DC调节器,内置功率开关

尺寸最小的高效、4A DC-DC转换器,用于5V/12V供电系统

 

MAX15066采用2mm x 2mm、16焊球(4 x 4阵列)、0.5mm焊球间距的WLP封装,工作在-40°C至+85°C温度范围。 

MAX15066:典型工作电路MAX15066:典型工作电路放大+

关键特性

  • 集成RDS-ON为40mΩ (高边)和18.5mΩ (低边)的功率MOSFET 
  • 高效率
    • 高达96% (5V输入和3.3V输出) 
    • 高达93% (12V输入和3.3V输出)
  • 4A连续输出电流 
  • 在整个负载、电源和温度范围内,输出精度保持在±1% 
  • 4.5V至16V输入电压范围 
  • 0.606V至(0.9 x VIN)可调输出电压 
  • 500kHz固定开关频率 
  • 可编程软启动 
  • 使用低ESR陶瓷输出电容保证稳定工作 
  • 安全启动至预偏置输出 
  • 使能输入和电源就绪输出 
  • 逐周期过流保护 
  • 过流(打嗝式保护)和过热完全保护 
  • 轻载时自动进入跳脉冲模式 
  • VDD LDO欠压锁定 
  • 2mm x 2mm、16焊球(4 x 4阵列)、0.5mm焊球间距的WLP封装
  • 有需要支持的可以联系我公司


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