AP3465 4-30V 輸入、3A 輸出同步降壓驅(qū)動(dòng)器

AP3465 是一款支持寬電壓輸入的同步降壓 電源管理芯片，輸入電壓 4-30V 范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn) 3A 的連續(xù)電流輸出。通過調(diào)節(jié) FB 端口的分壓電阻， 設(shè)定輸出 1.8V 到 28V 的穩(wěn)定電壓。AP3465 具 有優(yōu)秀的恒壓/恒流(CC/CV)特性。AP3465 采用電 流模式的環(huán)路控制原理，實(shí)現(xiàn)了快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 AP3465 工作開關(guān)頻率為 130kHz，具有良好的 EMI 特性。 AP3465 內(nèi)置線電壓補(bǔ)償，可通過調(diào)節(jié) FB 端 口的分壓電阻阻值來實(shí)現(xiàn)。AP3465 不僅可實(shí)現(xiàn)芯 片降壓電源管理方案，還可以與 QC2.0/ QC3.0 識(shí) 別芯 片 構(gòu) 成快 速 充電 電 源 管理 方 案。 另外 AP3465 包含多重保護(hù)功能：過溫保護(hù)，輸出短路 保護(hù)和輸入欠壓/過壓保護(hù)等。

特點(diǎn)： 輸出電流：3A、 開關(guān)頻率：130kHz、 寬輸入電壓范圍：4V-30V、寬輸出電壓范圍：1.8V-28V、 恒壓精度：±5%、 恒流精度：±5%、 無需外部補(bǔ)償、 效率可高達(dá) 92%以上、 輸入欠壓/過壓、輸出短路和過熱保護(hù)、 SOP8 封裝

應(yīng)用：車載充電器、適配器、 追蹤器、恒壓源、 分布式供電系統(tǒng)

◆恒流設(shè)置

AP3465 輸出恒流通過連接到 CSN 和 CSP 管腳之 前的電阻來設(shè)定，檢測(cè)電阻精度應(yīng)≤1%。Rsense 電阻值 由下述公式確定： 公式中 Vref_cc=60mV，Icc 為設(shè)定輸出恒流值

◆電感選型

在多數(shù)應(yīng)用中，電感推薦設(shè)定在 33uH ~ 47uH 之間較為 合理，電感應(yīng)基于期望紋波電流來選定。較大的電感量會(huì) 使紋波電流變小，較小的電感量使紋波電流變大。如公式 所示，較大的 VIN 或 VOUT 也會(huì)增加紋波電流。一個(gè)合理 的紋波電流應(yīng)設(shè)定為輸出電流額定值的 20% ~ 40%（Δ IL=1.2A=40%×3A）

建議：電感的通過電流大小應(yīng)大于等于最大負(fù)載電流與紋 波電流一半之和以避免磁飽和。因此，一個(gè)額定值為 3.36A 的電感對(duì)于多數(shù)應(yīng)用條件是足夠的（3A+1.2A）。為了提 高效率，應(yīng)選擇低直流阻抗的電感。不同的磁芯材料和形 狀會(huì)改變一個(gè)電感的尺寸/電流和價(jià)格/電流關(guān)系。環(huán)形或 帶屏蔽磁芯，使用鐵氧體或者坡莫合金材質(zhì)具有更小的體 積和更低的輻射能量，但是通常比同等電氣特性的鐵粉芯 花費(fèi)更高的價(jià)格。電感的選擇通常還要考慮價(jià)格、尺寸要 求和 EMI 需求等因素，而不是優(yōu)先滿足芯片的工作要求。

◆輸入和輸出電容選擇

在連續(xù)工作模式下，主開關(guān)管的電流是一個(gè)周期性方波 （占空比由 VOUT/VIN 決定）。為避免過大的電壓瞬變， 應(yīng)盡量使用 ESR 較低，尺寸與最大電流有效值相匹配的 輸入電容。最大電容電流有效值由下式給出： 這個(gè)公式表明，當(dāng) VIN=2VOUT 時(shí)，最大值為 IRMS=IOUT/2。 由于最大的應(yīng)力與正常應(yīng)用相比，余量差額較小，所以這 種簡(jiǎn)單的最惡劣條件只用于設(shè)計(jì)參考需注意電容制造商提 供的電流等級(jí)，因其通常是根據(jù) 2000H 的壽命來確定的， 所以設(shè)計(jì)時(shí)需要減小對(duì)電容量的使用或選擇一個(gè)比需要值 更高溫度等級(jí)的電容。 COUT 的選擇是由有效串聯(lián)阻抗決定的。通常地一旦 COUT 的 ESR 需求得到了滿足，電流有效值等級(jí)會(huì)遠(yuǎn) 超 IRIPPLE(P-P)的要求條件。輸出紋波 ΔVOUT 由下式確 定： 其中，f=工作頻率，COUT=輸出電容量， IL=電感內(nèi) 紋波電流。對(duì)一個(gè)固定的輸出電壓，隨著輸入電壓的 增加，ΔIL 也增加，所以輸出紋波會(huì)在最大輸入電壓 值時(shí)達(dá)到。鋁電解電容和鉭電容都是可行的。對(duì) 于鉭電容，電容的電壓浪涌測(cè)試是至關(guān)重要的，可采 用 AVX TPS 表面的鉭電容系列。這些電容系列通常是 為了低 ESR 而設(shè)計(jì)制造的，所以通常會(huì)在定容量下給 出的 ESR 值。

◆效率注意事項(xiàng)

開關(guān)電源調(diào)節(jié)器的效率等效于輸出功率與輸入功率 的百分比。通常分析一些個(gè)體的損失，對(duì)于查明限制 效率的原因和發(fā)現(xiàn)提高效率的措施是十分有幫助的。 效率可以表示為：效率=100%-(L1+L2+L3...)，此時(shí)， L1，L2……每一項(xiàng)是占一定百分比的輸入損失。盡管 電路中存在很多損耗性的因素，VIN 靜態(tài)電流和 I2R 是兩項(xiàng)主要損耗。VIN 靜態(tài)電流損失決定了極低電流 負(fù)載時(shí)的效率，而 I2R 損失決定了中等和較高負(fù)載電 流時(shí)的效率。在一個(gè)典型的效率曲線內(nèi)，由于實(shí)際功 率損失不明顯，會(huì)導(dǎo)致曲線在極低負(fù)載電流時(shí)出現(xiàn)誤 導(dǎo)性的錯(cuò)誤。 VIN 靜態(tài)電流由兩個(gè)器件決定：在電氣特性里給定的 直流偏置電流，內(nèi)部主開關(guān)和同步開關(guān)的柵極充電電 流。內(nèi)部功率 MOS 管開關(guān)時(shí)的柵極電容決定了柵極 充電電流。每次柵極從高到低再到高切換時(shí)，一些電 荷ΔQ 就會(huì)從 VIN 移動(dòng)到地。這就導(dǎo)致 ΔQ/ ΔT 帶 來的電流通常會(huì)大于直流偏置電流。在持續(xù)工作模式 下， 其中 QT 和 QB 是內(nèi)部上拉和下拉開關(guān)管子的柵極

◆效率注意事項(xiàng)

電荷。直流偏置和柵極電荷損失會(huì)一定比例地影響輸入 電壓，因此，兩者會(huì)在較高供電電壓時(shí)產(chǎn)生更大的影響。 I2R 損失是由內(nèi)部開關(guān)的阻抗計(jì)算得來，包括 RSW 和外 部電感直流電阻 RL。在連續(xù)工作模式下，平均輸出電流 在流經(jīng)電感 L 時(shí)會(huì)被主開關(guān)和同步開關(guān)“斬開”，因此， 從 SW 管腳看進(jìn)去的串聯(lián)阻抗是上拉和下拉 MOS 管 的 RDS(ON)和占空比的共同作用結(jié)果。具體公式為: 上拉和下拉 MOS 管的 RDS(ON)的數(shù)值可以從典型特性 曲線里得出。因此計(jì)算 I2R 損失，只需添加 RSW 到 RL， 同時(shí)將該結(jié)果乘以平均輸出電流的平方。其他損失包括 CIN 和 COUT 的 ESR損失和電感磁損，通常只占總損耗的 2%。

◆PCB 布線參考

PCB 布局應(yīng)遵循如下規(guī)則以確保芯片的正常工作。 1:功率線包括地線，SW 線和 VIN 線應(yīng)該盡量做到短、 直和寬。 2:輸入電容應(yīng)盡可能靠近芯片管腳（VIN 和 GND）。 輸入電源引腳可增加一個(gè) 0.1uF 的陶瓷電容以增強(qiáng) 芯片的抗高頻噪聲能力。如圖 1。  3:功率開關(guān)節(jié)點(diǎn)通常是高頻電壓幅值方波，所以應(yīng)保持較 小鋪銅面積，且模擬元件應(yīng)遠(yuǎn)離功率開關(guān)節(jié)點(diǎn) 區(qū)域以防 止摻雜電容噪音。 4:FB 管腳外置電阻應(yīng)盡量靠近芯片，且布線足夠?qū)挕Ｈ?圖 2。  5:所有模擬地應(yīng)連接到同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后將該節(jié)點(diǎn)連 接到輸出電容后面的功率地，做到一點(diǎn)接地。 6:芯片下方建議用功率地 GND 鋪銅，以增強(qiáng)芯片的 散熱面積和 IC 的抗干擾能力。若是雙面板可將頂層 和底層的 GND 用 Via 連接。如圖 3。  7:限流電阻連接至芯片引腳的信號(hào)線盡量以排線方 式連接

◆溫度保護(hù)

AP3465 具有過溫保護(hù)功能。當(dāng)芯片內(nèi)部溫度達(dá) 到 150℃時(shí)，保護(hù)電路啟動(dòng)，關(guān)閉 PWM 輸出，使 芯片 溫度下降。過溫保護(hù)電路可以防止芯片因故障導(dǎo) 致的過熱損壞。AP3465 若長時(shí)間處于熱關(guān)斷模式會(huì) 降低芯 片的可靠性。