瑞薩雙通道同步升壓控制器ISL81805調(diào)試經(jīng)驗(yàn)分享及總結(jié)

作者

Daniel Liu

文章來源

Cytech Engineer

瑞薩 ISL81805 介紹

瑞薩 ISL81805 是一款雙通道同步升壓控制器，可產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立輸出或具有兩個(gè)交錯(cuò)相位的一個(gè)輸出，適用于工業(yè)和通用領(lǐng)域的各種應(yīng)用。該控制器具有寬輸入和輸出電壓范圍，適用于電信、數(shù)據(jù)中心和計(jì)算應(yīng)用。

瑞薩 ISL81805 主要特性

寬輸入電壓范圍：4.5V 至 80V

寬輸出電壓范圍：5V 至 80V

恒定的輸出電壓和輸出電流 反饋回路控制

輕載效率提升

低紋波二極管仿真和突發(fā)模式操作

可編程軟啟動(dòng)

支持啟動(dòng)到預(yù)偏軌

可編程頻率：100kHz 至 1MHz

支持級聯(lián)相位共享電流交叉

外部時(shí)鐘同步

時(shí)鐘與精確相位角控制

PLL 或頻率抖動(dòng)

PGOOD 指標(biāo)

輸入電流監(jiān)測器

在 PWM/DE/Burst 之間選擇模式

準(zhǔn)確的 EN/UVLO 閾值：±2%

低關(guān)閉電流：5μA

完整的保護(hù)：OCP，OVP，OTP 和 UVP 等功能

瑞薩 ISL81805 典型應(yīng)用圖

效率 (VOUT=48V，PWM 模式)

如下圖所示，當(dāng)輸入電壓為 36V, 輸出 48V/5A 時(shí)，效率可達(dá) 98%；輸入電壓為 24V，輸出 48V/5A 時(shí)，效率可達(dá) 97%；輸入電壓為 12V，輸出 48V/3A 時(shí)，效率可達(dá)95%。

輸出電壓設(shè)定、環(huán)路調(diào)節(jié)

瑞薩 ISL81805 提供一個(gè)精度 0.8V 的內(nèi)部參考電壓，從輸出端到地端的電阻分壓器設(shè)置輸出電壓，將分壓器的中心點(diǎn)連接到FB。輸出電壓值由以下公式確定，其中 RFBO1 為反饋分壓器網(wǎng)絡(luò)的上拉電阻，RFBO2 為連接 FB 到地的下拉電阻。

如下圖所示，需要連接在 Gm1 穩(wěn)壓器輸出 COMP 引腳上的 RCOMP、CCOMP1 和 CCOMP2 網(wǎng)絡(luò)來補(bǔ)償環(huán)路以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。環(huán)路穩(wěn)定性會(huì)受到許多不同因素的影響，如 VIN、VOUT、負(fù)載電流、開關(guān)頻率、電感值、輸出電容和 COMP 引腳上的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。對于大多數(shù)應(yīng)用，22nF 是 CCOMP1 的一個(gè)很好的值。一個(gè)更大的 CCOMP1 通過提供更大的相位裕度使環(huán)路更穩(wěn)定，但環(huán)路帶寬較低。CCOMP2 通常是 CCOMP1 的 1/10 到 1/30 來過濾高頻。

輸入平均電流監(jiān)測和調(diào)節(jié)回路

瑞薩 ISL81805 具有兩個(gè)電流感測放大器 (A1 和 A2)，可監(jiān)測兩個(gè)通道的輸入電流。下圖顯示了 ISL81805 通道 1 電流分流感測和監(jiān)控電路，它與通道 2 電流檢測電阻 RS_IN1 上的電壓信號經(jīng) RC 濾波 RS1/CS1 和 RS2/CS2 后，送到 CS1+/CS1- 差分輸入端。建議對 RS1 和 RS2 使用 1Ω 值，對 CS1 和 CS2 使用 10nF 值，以有效地抑制開關(guān)噪聲，而不會(huì)顯著延遲電流信號或通過運(yùn)算放大器偏置引入太多誤差。

通過在 IMON1 引腳上連接電阻 RIM，將 ICS1 電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。IMON1 引腳上的 RC 網(wǎng)絡(luò) (RIM1/CIM1/CIM2) 需要去除 ICS1 信號中的交流內(nèi)容，以確保穩(wěn)定的環(huán)路運(yùn)行。IMON1 引腳的平均電壓由 Gm3 調(diào)節(jié)到 1.2V，用于恒流控制。在雙相應(yīng)用中，內(nèi)部 IMON2 信號從 IMON2 引腳斷開，而內(nèi)部連接到 IMON1 引腳。ICS1OFFSET 為雙電流 40μA。輸入恒流環(huán)設(shè)定值 (iinc1) 由如下公式計(jì)算：

并行連接

瑞薩 ISL81805 EVAL1Z 評估板可以在菊花鏈設(shè)置中并行操作，如下圖左、右分別顯示了兩、三個(gè)單元的并行布線：

瑞薩 ISL81805 調(diào)試

如下圖為瑞薩 ISL81805 板子實(shí)物。Four phase 1200W*2；電源規(guī)格：Vin：48V；Vout：120V，Iout：20A。

如下為測試位置，兩個(gè)電流探頭分別測試電感電流：

得出電感電流波形如下圖所示：

以下為VIN=48V，IOUT=0A to 5A，2.5A/μs，CCM，輸出電容為 Cout=800uF/250V 時(shí)的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)波形：

VIN=48V，IOUT=0A to 5A，2.5A/μs，CCM，輸出電容為 Cout=1600uF/250V 時(shí)的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)波形如下：

電源調(diào)試經(jīng)驗(yàn)與注意點(diǎn)

電源調(diào)試過程，有以下幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)，可供參考：

1. 電流采樣電阻兩端的RC濾波電路，要盡可能靠近芯片引腳
2. 檢查元器件參數(shù)是否符合規(guī)格，防止上電燒壞板子， 修板將花費(fèi)更多的時(shí)間
3. PCB layout 很關(guān)鍵，電感、MOS、驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)需要盡可能短而粗。MOS 管導(dǎo)通、關(guān)斷的大電流環(huán)路面積盡可能小，以減小干擾
4. 輸出紋波與輸出電容、芯片工作頻率、環(huán)路補(bǔ)償有很大關(guān)系。紋波較大，此時(shí)電感電流波形通常會(huì)呈現(xiàn)大小不一的三角波，調(diào)試以上相應(yīng)參數(shù)會(huì)有所改善

Boost 升壓電路是一種常見的電路，可以將輸入電壓提升到更高的電壓。在調(diào)試 Boost 升壓電路時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

1.確認(rèn)輸入電壓：Boost 升壓電路需要一個(gè)較低的輸入電壓，通常在幾伏到幾十伏之間。在調(diào)試時(shí)，需要確認(rèn)輸入電壓是否符合要求。
2.確認(rèn)輸出電壓：Boost 升壓電路的輸出電壓應(yīng)該是高于輸入電壓的。在調(diào)試時(shí)，需要確認(rèn)輸出電壓是否符合要求。
3.檢查電路連接：Boost 升壓電路中的元件連接應(yīng)該正確，沒有短路或開路。在調(diào)試時(shí)，需要檢查電路連接是否正確。
4.調(diào)整電路參數(shù)：Boost 升壓電路中的元件參數(shù)可以影響電路的性能。在調(diào)試時(shí)，可以嘗試調(diào)整電路參數(shù)，比如改變電感或電容的數(shù)值，來優(yōu)化電路性能。
5.測量電路效率：Boost 升壓電路的效率可以通過測量輸入電流和輸出電流來計(jì)算。在調(diào)試時(shí)，可以測量電路效率，以評估電路性能。
6.注意元件溫度：Boost 升壓電路中的元件可能會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大而發(fā)熱。在調(diào)試時(shí)，需要注意元件溫度，以避免元件損壞。

總結(jié)

本文介紹了簡要介紹了瑞薩 ISL81805 的特性性能等，并通過電源調(diào)試，為大家分享了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和注意點(diǎn)。欲了解關(guān)于瑞薩更多產(chǎn)品和方案信息，請與駿龍科技當(dāng)?shù)氐霓k事處聯(lián)系。