安森美半导体的降压调整器NCP323X:全集成、大电流、宽输入

2016-08-24 16:38:14来源: EEWORLD
NCP323X系列是安森美半导体针对低压、大电流、小体积,如蜂窝通讯基站、服务器及系统存储设备等应用的DC-DC降压调整器,提供大输出电流(额定最大输出电流范围为15 A至40 A)、宽输入电压(3 V 至21 V)范围,输出电压可低至0.6 V,内置过压、过流、短路、过热保护等丰富的保护特性,其中创新的过流保护模式能在负载严重短路时提供可靠保护,高带宽、大驱动电流输出误差放大器提供快速的负载瞬态响应,具有高集成度、高能效等优势。
 
NCP323X系列概览
NCP323X系列目前共有8款产品(见图1),其中,NCP3237内部集成超低导通电阻的MOSFET,有效降低工作损耗,提升工作能效,因而支持达40 A的输出电流,同时,NCP3237支持的输入电压范围为3 V至18 V,可满足常用的3.3 V、5 V、12 V、14 V等各种电源总线应用。NCP3231和NCP3233已广泛用于通讯设备,NCP3233支持3 V至21 V的超宽输入电压范围。NCP3235在轻载时为非连续导电模式(DCM),可以有效提升轻载能效。
图1:NCP323X系列输出电流及输入电压范围
 
NCP323X 采用多晶片平面布局封装,控制器和功率管分布在平面上的不同区域,热量分布均匀,上管具有更强的导热能力。6mm*6mm 的封装、足够大的导热面积,可以更换好将芯片工作时产生的热量导入PCB,向外散热,而1mm的高度,使得芯片到PCB的导热路径更小,有助于更好的散热。
 
25 A同步整流降压调整器:NCP3231/A
NCP3231/A是一款大电流、高能效的电压控制模式同步降压调整器。输入电压从4.5 V至18 V,支持最低0.6 V、且高达25 A输出电流。主要特色为:
全集成,宽输入电压,高能效
Hiccup打嗝模式故障保护(包括输出欠压、输出过压、过流、短路、过温等保护)
内部 0.6 V参考电压,全温度范围内+/-1%精度
300K, 500K, 1MHz 固定可选开关频率
外部可调软启动Soft-start时间
外部可调过流保护点,带温度补偿的精确过流保护比较器
无损电流检测,检测下管导通电压,无需外部电路
支持输出pre-bias预偏置启动:如果软启动之前输出有预偏置电压,上下功率管会关断,直到内部参考电压上升到和FB电压相同时,首先开通上管,然后继续软启动过程。输出电压在预偏置电压基础上继续上升到设定值,不会有放电再启动的过程。如果预偏置电压比设定的输出电压高,上下管会一直保持关断。
可调的精确输入欠压UVLO保护
独立比较器可以用于其他保护,如过温保护等。
内建芯片OTP过温保护
输出OVP与UVP保护
集成30 V耐压功率场效应管,提供高可靠性
24 MHz高带宽大驱动电流误差放大器提供快速动态响应
NCP3231/A的内部框图如图2所示。Vcc引脚提供IC逻辑控制部分的电路工作所需的
电流,内置LDO能满足不同的输入电压,同时能为IC内部提供稳定的供电电源。SS引脚和EN引脚分别采用两个独立的管脚实现,其功能为软启动设定和使能及输入欠压设定,这样的设计能有效地避免在软启动过程中输出电压的非单调上升。ISET引脚用于设定输出限流保护点。对于常规的通过导通电阻来检测并实现过流保护的设计方式,其精准度通常不太理想,主要是因为MOSFET的导通电阻会随温度变化而变化。而安森美半导体的NCP323X系列中,专门设计了一个适应温度变化的电流源,该电流源与导通电阻的比例在全温度范围内保持恒定,因而可实现更精准的过流保护。OTS引脚主要用于IC外部温度侦测热保护功能。
图2:NCP3231/A内部框图
 
NCP3231内置0.6 V参考电压的 OTS比较器,当检测到OTS脚电压大于0.6 V时,转
换器的上管和下管会同时关断。当OTS脚电压低于0.55 V后,转换器会重新进入软启动。该比较器可以用于温度检测,还可以用于输出过压保护如果不需要温度检测,可以将OTS接地。
 
20 A同步整流降压调整器:NCP3233
NCP3233是一款大电流、高能效的电压控制模式同步降压调整器。具有从3 V至21 V的超宽输入电压范围,支持最低0.6 V输出、且高达20 A输出电流。除了具有NCP3231的优势与特性,NCP3233还具有以下重要特点:
更宽的输入电压范围
输出OVP过压保护:具有独特的两级OVP输出过压保护机制
1). NCP3233检测到FB电压高于690 mV (115%),通过关闭上管,开启下管降低到额定输出电压。此时PG信号依然为高
2). 当NCP3233检测到FB电压高于780 mV (130%),NCP3233关闭上管,并保持下管持续开启,降低输出电压,同时PG信号拉低;直到FB电压降低到525 mV,IC进入打嗝模式。
OCP过流保护精度:有更优化的过流检测精度。OCP精度较NCP3231提升10%
NCP3233内置电荷泵电路(如图3红框所示),所以当输入总线电压较低时,可利用该内
置的电荷泵电路将其升高,同时供给IC内部逻辑和控制电路,以保证芯片能获得稳定可靠的工作电压。
由于NCP3233芯片的软启动功能采用独立的SS 引脚 设置,可以通过调节SS 引脚 和GND之间的跨接电容,轻松实现软启动时间的设置。
图3:NCP3233内部框图
 
NCP3233典型应用电路
对于输入电压<6 V 的应用场景,NCP3233芯片外部通过增加两个二极管和一个电容,配合内置的电荷泵控制电路,可将输入电压升高后再送给IC的VCC引脚,从而获得IC内部的工作电源。
对于输入电压> 5 V 的应用场景,直接用输入电压供给VCC引脚,芯片就可稳定启动开始工作,无需使用内部电荷泵电路,因而XCP可悬空处理,无需作额外的上拉或下拉设置。
对于输入电压<6 V ,同时可提供VCC电源的应用,可将芯片的VIN和VCC分别独立供电。此时VCC电源的工作电压范围为5 V至21 V。
图4:NCP3233典型应用电路
 
NCP3233能效测试曲线
 
经测试,输入电压为12 V时,NCP3233输出电压为1 V和3.3 V时的峰值能效分别达到88%和95%,满载能效分别达到85%和94%;输入电压为5 V时,输出电压为1 V和3.3 V时的峰值能效分别达到93%和97%,满载能效分别达到88%和95%;输入电压为3.3 V时,输出电压为1 V时的峰值能效达到93%,满载能效达到86%。
 
图5:NCP3233能效曲线
 
总结
大电流宽输入范围DC-DC降压调整器NCP323X系列是全集成的方案,可有效地减小PCB设计的占板面积,其低导通阻抗减小IC功耗,有效地提升能效, 而多重保护方式可有效对IC本身及负载进行过流、短路、过压、过温等全面的保护,并内置独立比较器,客户可根据需要自定义过压、过温保护。各种严格的场景模拟测试,确保NCP323X系列产品在各种严格的应用条件下都能满足应用要求。平面布局封装确保有效、均衡地散热。此外,安森美半导体还提供强大的设计工具,包括电路仿真模型如SIMPLIS、Pspice、 COMPCALC和热仿真模型如FloTherm PCB,以帮助工程师简化设计流程和提高设计效率,加快产品上市。

关键字:安森美半导体  降压  调整器  NCP323X

编辑:杜红卫 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/article_2016082426766.html
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