根據(jù)連接的終端設(shè)備，USB PD應(yīng)用通常需要5V至20V（如，5/9/15/20）范圍之內(nèi)的輸出電壓。該變換器的輸入電源電壓可能是固定的12V（如，筆記本電腦的內(nèi)部USB PD端口）；或者，是不固定的電池包電壓（如，USB PD便攜式充電器）（請(qǐng)參見(jiàn)圖1）。 終端設(shè)備通常通過(guò)纜線在USB插座上熱插拔，這意味著升降壓變換器必須具有快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，以應(yīng)對(duì)負(fù)載的突然變化。MP8859還提供線損補(bǔ)償功能，可以補(bǔ)償由于USB線纜阻抗導(dǎo)致的壓降。

 

圖1: USB PD充電器

 

許多電池供電的便攜式設(shè)備都需要DC/DC升降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以生成穩(wěn)定的固定輸出電壓。因?yàn)槭请姵匕瑒傞_(kāi)始的輸入電壓可能高于輸出電壓，隨著電池放電，其輸入電壓可能低于輸出電壓。

 

以數(shù)碼相機(jī)為例，其DC/DC變換器需要為光學(xué)變焦電機(jī)供電。相機(jī)必須在瞬態(tài)大電流條件下提供恒定的供電電壓，以實(shí)現(xiàn)快速變焦（請(qǐng)參見(jiàn)圖2）。由于電池電壓隨剩余電荷而變化，升降壓變換器可提供良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及升降壓模式之間的無(wú)縫切換，從而實(shí)現(xiàn)可靠的操作。 

MP8859是一款集成升降壓變換器，適用于類似數(shù)碼相機(jī)的多種應(yīng)用。 

 

產(chǎn)品特性和優(yōu)勢(shì) 

 

●     2.8V至22V寬工作輸入電壓范圍

●     1V至20.47V輸出電壓范圍（默認(rèn)為5V），通過(guò)I2C提供10mV分辨率

●     3A輸出電流或4A輸入電流

●     內(nèi)部集成4個(gè)低導(dǎo)通電阻功率MOSFET

●     500kHz開(kāi)關(guān)頻率

●     帶打嗝模式的輸出過(guò)壓保護(hù)（OVP）

●     帶打嗝模式的輸出短路保護(hù)（SCP）

●     過(guò)溫警告和關(guān)斷

●     帶ALT引腳的I2C接口

●     四個(gè)可配置的I2C地址

●     用于默認(rèn)設(shè)置的一次性可調(diào)（OTP）非易失性存儲(chǔ)器

●     I2C可配置線路壓降補(bǔ)償、PFM/PWM模式、軟啟動(dòng)、過(guò)流保護(hù)（OCP）

●     EN關(guān)斷、可配置輸出放電

●     采用QFN-16（3mmx3mm）封裝

●     通過(guò)UL認(rèn)證，UL2367：E322138 li60950-1 / li60950-1-07：E500002-A1-CB-1

 

圖2: 變焦數(shù)碼相機(jī)

 

圖3: MP8859功能框圖

 

工作原理

 

MP8859在降壓模式下采用恒定導(dǎo)通時(shí)間（COT）控制，在升壓模式下采用恒定關(guān)斷時(shí)間控制，可提供快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和平滑的升降壓模式切換。MP8859可根據(jù)輸出負(fù)載在脈沖頻率調(diào)制（PFM）模式和脈沖寬度調(diào)制（PWM）模式之間自動(dòng)切換，也可以設(shè)置為強(qiáng)制PWM模式。自動(dòng)PFM/PWM模式可最大程度地提高輕載效率，而強(qiáng)制PWM模式則可提供最低的輸出紋波。它還可以配置恒定的輸出電流限值，可應(yīng)用于更廣泛的場(chǎng)合。

 

圖 4 顯示了具備四個(gè)內(nèi)部MOSFET橋和外部電感器的器件結(jié)構(gòu)。 當(dāng)VIN超過(guò)VO時(shí)，變換器工作在降壓模式；當(dāng)VIN接近VO時(shí)，它以升降壓模式工作；當(dāng)VIN低于VO時(shí)，工作于升壓模式(請(qǐng)參見(jiàn)圖5). 

 

圖4: 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

 

 

圖5: 工作模式

 

MP8859 MPS提供MP8859評(píng)估套件，其中包括一個(gè)演示板、USB到I2C的通信接口，以及GUI軟件。（請(qǐng)參見(jiàn)圖6）。

 

圖6: MP8859評(píng)估套件

 

MP8859性能

 

MP8859使用MPS先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝來(lái)提供高轉(zhuǎn)換效率。 在12V輸入電壓和9V/1.5A輸出電壓條件下，工作于強(qiáng)制PWM降壓模式，其效率高達(dá)97％（如圖7所示）。 

 

圖7: 效率曲線(V_IN = 12V, V_OUT = 5V 至 20V, 強(qiáng)制PWM模式)

 

在5V輸入電壓和9V/0.5A輸出電壓條件下，工作于強(qiáng)制PWM升壓模式，效率高達(dá)96％（如圖8所示）。 

 

圖8: 效率曲線 (V_IN = 5V, V_OUT = 5V 至 9V, 強(qiáng)制PWM模式)

 

MP8859可在滿負(fù)載時(shí)將負(fù)載調(diào)整率保持在±0.10％以內(nèi)，以確保輸出電壓的穩(wěn)定性（如圖9所示）。 

 

圖9：負(fù)載調(diào)整率與負(fù)載電流關(guān)系圖

 

默認(rèn)器件參數(shù)

 

TMP8859的一次性可調(diào)（OTP）非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了每個(gè)可配置器件選項(xiàng)的默認(rèn)設(shè)置，并在啟動(dòng)時(shí)加載。所有出廠默認(rèn)設(shè)置可在MP8859數(shù)據(jù)手冊(cè)中查看。

 

這些默認(rèn)設(shè)置可根據(jù)客戶要求針對(duì)每個(gè)用例進(jìn)行更改，具體可聯(lián)系MPS現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持工程師討論更改事宜。

 

結(jié)論

 

MP8859是一款多功能升降壓變換器，適用于要求輸出電流高達(dá)3A的各種USB、PD或便攜式電池供電應(yīng)用。其I2C可配置性加快了評(píng)估速度并減少了設(shè)計(jì)時(shí)間，從而可實(shí)現(xiàn)MP8859的快速定制。

 

 

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