MP1482_MP1484模块电路设计_V1.0

非同步芯片（效率=70.3%）
12% 6%
1%
0%1%
6%
0%
Power Loss Distribution74%
High Side Sw itch Conduction Los s High Side Sw itch Sw itching Los s
Low Side Sw itch Conduction Los s Low Side Sw itch Sw itching Los s Los s Caus e d by Schottk y Capacitance Schottk y Conduction Los s
1
一、降压变换器（Buck）的工作原理
1. 降压变换器可分为非同步和同步两种
非同步 Buck 电路
同步 Buck 电路 2. 主要元器件包括：开关管 SW、续流二极管 D（同步的用开关管替代）、储能电感 L、滤
波电容 C 和负载电阻 RL。 3. 工作过程分析（以非同步电路为例，同步原理相似）
当 SW 导通时，电流经 SW、L 到负载，能量同时储存在电感中，并同时给电容 C 充电， 输出平均直流电压 Vo；
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感值与电流和温度的关系曲线如下图：
电感纹波电流
∆I L
=
(VIN −VOUT ) ×Vout Vin × L × f
电感峰值电流为 Iout+ΔIL/2 饱和电流通常为电感峰值电流的 1.25-1.5 倍。 C， 电感的材质
铁氧体：开气隙后可以用于滤波，高频特性很好，但是过流后很容易饱和，硬饱和
MP1482_MP1484 模块电路设计 目录
一、降压变换器（Buck）的工作原理 ...................................................................................2 二、MP1482/MP1484 基本特性 .............................................................................................5 三、MP1482/MP1484 引脚描述 .............................................................................................6 四、MP1482/MP1484 内部结构 .............................................................................................7 五、MP1482/MP1484 电路设计 .............................................................................................8 六、外围器件选型 ................................................................................................................... 9 七、MP1482/MP1484 效率与输出电流曲线图 ...................................................................13 八、PCB Layout 注意事项......................................................................................................14 九、MP1482 的测试数据 ......................................................................................................15 十、常用 DC-DC 芯片及替代料参考 ....................................................................................19
特性（饱和后等效短路），体积较大。
铁硅铝：价格稍高，电感系数稍低（需要更多的铜），软饱和特性。
冲作用，防止输出的方波产生尖峰。 电压输入引脚, 输入电压范围：4.75V～18V，需就近加一个 Bypass
电容。 开关信号输出引脚，外接 LC 滤波电路。高边 MOS 管导通时，12V 输 入电源经过此高边 MOS，与外围的 LC 网络形成充电回路，低边 MOS
管导通时，外围的电感产生感应电动势，经过滤波电容，再到此低 边 MOS 管，形成放电回路，最终输出稳定的直流电压。
2） 断续模式
3） 临界模式
5. 电感电流连续模式下各状态波形示意图 一般使变换器工作在电感电流连续模式，连续模式电压纹波相对较小。
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6. 两个基本的计算公式（电感电流连续模式）
一般取输出电流的 10%～30% 7. 同步降压变换器
开关变换器中功率消耗最大的元件是二极管，消耗功率为二极管导通压降与电流的乘积， 该功耗降低了总体效率。为最大限度地提高效率，可以用一个开关替代二极管，即所谓 的“同步整流结构”
为什么需要软启动？除了控制时序外，还有一个重要原因就是保护负载。硬启动电路刚 开始工作时，由于输出电容上并没有积蓄能量，因此电压很低，电路的反馈回路检测到低电 压值时，将会采用最宽的 PWM 来尽快使输出电压上升，但是此过程由于反馈回路反应很快， 因此容易造成电流过冲，损坏电路元件。
输出过压保护：当 FB 超过 1.1V 时，输出 OVP 电平，使 SS PIN 和 COMP PIN 电平置零。 输出过流、短路保护：每个周期都对上下管电流进行监控。当输出对地短路时，上管限 流电阻所采样的电压达到所限流点（MP1482 典型为 3.4A），芯片工作频率为 100KHZ，并且
六、外围器件选型
1. 输出分压电阻（R1,R2）
输出电压由反馈电阻 R1,R2 设定，公式如下：
R2的的型值为10K
R1 的值根据需要输出的电压值计算得到 注：A，反馈电阻精度要高，一般选择 1%精度
B，最低电压可低到 0.923V，适合 1.0V 以上的输出电压 2. 电感的选择
A， 感值
B， 输出电流 电感输出电流规格包括 Isat 和 Irms。其中，Isat 是指磁介质的饱和电流，一般指电 感值下降 30%时的电流值；Irms 是指温升电流，一般指在常温 25 度，电感温度上升 40 度时的电流值。 我们选择电感时，实际使用的电流必须小于这两个电流规格的最小值，且需留有一 定的裕量。 举个例子：TDK 5045 系列 4.7UH 电感的参数如下
MP1482/MP1484 是一款内置两颗 MOS 管的同步整流降压 DC-DC，并且属于电流型的控 制方式。
电流型控制模式：具有快速动态响应，自动过流保护，易于补偿等优点。电流反馈环路 由电流检测电路和斜坡补偿电路构成，电流检测电路检测电感电流的变化，与斜坡补偿电路 相叠加，与误差放大器的输出比较，控制占空比，从而控制功率管的导通与关断。
当 SW 断开时，没有能量输入，输出到负载的能量来自电感，电感 L 电流方向不变，IL 是下降的。感应电压使 D 上负下正导通续流，电容平滑输出电压；
2
4. 三种工作模式 根据电感电流在周期内的状态，BUCK 变换器可分为电感电流连续模式（CCM 模式）、电 感电流断续模式（DCM 模式）和临界模式三种。 电感电流连续是指输出电感 L 中的电流总是大于零，即不出现电流中断；电感电流断续 是指在开关管关断器件有一段时间 L 中的电流为零；在这两种模式之间有一个边界，称 为电感电流临界连续状态，即在开关管关断末期，电感 L 中的电流刚好降到零。 1） 连续模式
5
三、MP1482/MP1484 引脚描述
PIN 序号 PIN 名称
1
BS
2
IN
3
SW
4
GND
5
FB
6
COMP
7
EN
8
SS
功能描述 boot strap，高边驱动升压输入引脚，外接一个 0.01uF 或更大的电容 从 SW 脚到此 BS 引脚，同时可串接一个 0～20 欧的电阻。电容起电 荷泵作用，在高边 MOS 管导通时，给其提供驱动电源；电阻起防过
1. MP1482/MP1484 是一款同步降压 DC-DC 电源转换芯片 2. 输入电压范围：4.75V～18V 3. 输出电压范围：0.923V～15V 4. 最大输出电流：MP1482---2A，MP1484---3A 5. 开关频率：340KHz 6. MOSFET 导通阻抗低至 0.13 Ohm 7. 软启动时间可调 8. 效率高达 93% 9. 每周期电流限制， 过热关断保护 10. 封装：SOIC8/SOIC8E
下面是 MPS 公司提供的一组同步和非同步降压变换器的功率损耗对比 以 5V 转 1.2V/1A 为例 假设：同步整流 IC 的 MOSFET 内阻为 130mohm, 开关时间为 5uS;非同步整流 IC 的上 MOSFET 内阻为 130m ohm, 开关时间同为 5uS,肖特基压降 0.5V.
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同步芯片（效率=84.2%）
0% 27%
14% 2%
13% 0%2%
Power Loss Distribution
42%
High Side Sw itch Conduction Los s High Side Sw itch Sw itching Los s Low Side Sw itch Conduction Los s Low Side Sw itch Sw itching Los s Los s Caus e d by Schottk y Capacitance Schottky Conduction Los s Inductor Conduction Los s Inductor Core Los s
信号参考地 电压反馈输入引脚，外接分压电阻，分压电阻放在输出到 GND 之间。 通过分压电阻获得反馈电压，再与内部的参考电源（0.923V）比较， 调整 PWM 信号的占空比，最终实现稳定输出电压的目的。 环路补偿引脚，外接 RC 补偿网络从 COMP 到 GND 来控制环路，当 输出使用电解电容时（电解电容 ESR 较大），还需另外加一个电容从 COMP 到 GND。 使能输入引脚。高电平时（>=2.5V）打开电源芯片，低电平时（<=1.5V）
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COMP PIN 被钳位，芯片以最小占空比模式运行。 输出过流、短路时 SW 输出信号如下8
注：经与 FITIPOWER 确认，第 6 PIN（COMP）与 FR9886（NC）和 FR9887（PG）定义不同， 但电路设计时可完全兼容，可直接参照上图设计。
Inductor Conduction Los s Inductor Core Los s
从饼图中明显可以看到非同步芯片在肖特基二极管的损耗很大，效率也因此远低于同步
整流芯片。通常在大压差的应用条件下，同步整流芯片从节能和发热的角度来看，要优于非
同步整流芯片。
二、MP1482/MP1484 基本特性
基本思路：反馈电压跟参考电压比较后得到 COMP 端电压，COMP 端电压决定了上管峰 值电流以及占空比，而占空比变化控制输出电压变化，从而达到负反馈控制目的。
软启动：启动时候由于刚开始 FB 的电压小于 0.3V，系统进入 100KHZ 工作模式。应用 软启动时，内部的电流源（6uA）给软启动电容充电，当 SS 脚电压达到 0.923V 时，软启动 结束。
关闭电源芯片。 soft-start 引脚，内部接有 6μA 电流源，外部接一个电容到 GND，工 作时内部电流源对外部电容充电，soft-start 时间到充电电压达到 0.923V 时截止，可以通过调节外接电容容值来控制 soft-start 时间，
从而满足系统中电源时序的要求。
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四、MP1482/MP1484 内部结构