【2025电源模块创意大赛】+多通道电源模块2

输出电流:连续输出电流可达15A,峰值电流为20A

特性:采用恒定导通时间(COT)控制,提供快速瞬态响应;通过MODE配置可设置工作频率为600kHz、800kHz或1000kHz;具有可配置软启动时间(tSS)和开漏电源正常(PG)信号;提供全集成非锁存保护功能,包括过流保护(OCP)、过压保护(OVP)和过温保护(OTP)

封装:紧凑型FCM ECLGA-33(5mmx5mmx2.76mm)

MPM38222

输入电压范围:2.7V至6V

输出电压范围:低至0.608V

输出电流:双路2A输出电流

特性:集成电感的45µA低静态电流双通道降压开关变换器;峰值效率>93%,轻载效率>80%;全方位保护功能包括逐周期限流保护和过温关断保护

封装:小型表面贴装的QFN-14(4mmx4mmx1.6mm)

四、作品源码
原理图

PCB图

3D图

五、作品功能演示视频
焊接开始
上锡

放元件

过炉

五、输出电压



六、项目总结

这是一款 ​​MPS的 MPM3683​​ 系列芯片构建的​​高频、高效率、同步整流降压(Buck)DC-DC转换器​​。其核心目的是将较高的输入电压(VIN)转换为一个稳定的、更低的输出电压(VOUT),为后续电路提供电源。

核心芯片:MPM3683

​​工作原理分析

整个电路可以划分为以下几个功能模块:

​​1. 输入滤波与保护​​

​​元件​​: C2(22µF), C3(100nF), EC1(电解电容 100µF)。

​​作用​​:

​​缓冲储能​​: 提供瞬时大电流,应对负载突变。大电容(EC1, C2)缓冲低频能量,小电容(C3)滤除高频噪声。

​​滤除噪声​​: 防止电源线上的干扰影响芯片工作,也防止芯片开关噪声污染输入电源。

​​路径​​: VIN-> 滤波电容 → 芯片的 VIN引脚。

​​2. 功率转换核心​​

能量转换的主体部分,主要由芯片内部的电路完成:

​​内部控制电路​​产生PWM信号。

​​内部上管MOSFET​​导通时,输入电压 VIN通过 SW(开关)引脚连接到内部电感,电感电流增大,储能。

​​内部上管MOSFET​​关断,​​内部下管MOSFET​​同步导通(同步整流),电感电流通过下管续流,电流减小。

这个过程以极高的频率(1MHz)重复,在电感上产生一个平均电流,从而在输出端得到一个低于输入电压的稳定电压。

​​3. 输出电压设置与反馈​​

​​元件​​: R9(100kΩ), R10(16kΩ), C6(100nF),以及芯片的 FB(反馈)引脚。

​​作用​​: 这是一个​​电阻分压网络​​,用于​​设定输出电压的值​​。

芯片内部的误差放大器会持续比较 FB引脚上的电压与一个精密的内部基准电压( 0.6V 或 0.8V)。

​​输出电压公式​​(理想): VOUT = Vref * (1 + R9 / R10)

假设 Vref = 0.8V,则 VOUT = 0.8 * (1 + 100/16) ≈ 0.8 * 7.25 = 5.8V。​​这个电路很可能输出一个 5V 或 3.3V 左右的电压​​。

​​C6​​ 是补偿电容,用于稳定反馈环路,防止振荡。

​​4. 使能与控制​​

​​元件​​: R7(100kΩ), R8(100kΩ),以及芯片的 EN(使能)PG引脚。

​​作用​​: 通过一个电阻分压网络来设置​​芯片的开启/关闭电压阈值​​。

当 VIN电压逐渐升高,使 EN引脚电压超过某个阈值 1.2V时,芯片开始工作。

这个电路确保输入电压达到一个足够高的水平后芯片才启动,避免低压误操作。

​​5. 输出滤波​​

​​元件​​: C7, EC6(22µF) 等输出电容。

​​作用​​:

​​平滑电压​​: 将芯片 SW引脚输出的脉冲方波(PWM)过滤成平滑、稳定的直流电压 VOUT。

​​提供负载电流​​: 为动态变化的负载提供瞬时电流。

​​6. 自举电路​​

​​元件​​: C9(4.7nF),连接到芯片的 BST和 SW引脚。

​​作用​​: 为了高效地驱动内部的上管NMOS功率管,需要在其栅极施加一个高于 SW引脚的

​​7. 其他功能引脚​​

​​PG(Power Good)​​: 开漏输出信号。当输出电压稳定在正常范围内时,此引脚被芯片内部释放(通常外接上拉电阻),用于通知后续电路电源已准备好。

​​PGND​​: 功率地,是大电流的返回路径。

​​AGND​​: 模拟地,是敏感控制电路的参考地。通常在芯片内部或单点连接到PGND,以避免噪声干扰。

这是一款​​高性能、全集成式的同步降压转换器​​。其核心特点是集成了功率MOSFET、电感和多种必要电路,极大简化了外部设计。

核心芯片:MPM3685​​

​​工作原理详解

​​1. 输入滤波与保护 (Input Filtering & Protection)​​

​​元件​​: C18(22µF), C19(100nF), EC4(22µF电解电容), R32(0Ω), R28(0Ω), R16(0Ω)。

​​作用​​:

​​缓冲与储能​​: 大容量电容(EC4, C18)用于平滑输入电压,为芯片提供瞬时大电流,应对负载突变。

​​高频去耦​​: 小容量陶瓷电容(C19)为芯片提供低阻抗的高频电流路径,滤除开关噪声。

​​0Ω电阻 (R32, R28, R16)​​: 通常用作​​跳线​​或​​保险丝​​。在调试阶段方便断开测量,也可能在过流时熔断以保护后续电路。它们也提供了单一的电流路径,有助于方便测量电流。

​​2. 输出电压设置 (Output Voltage Setting)​​

​​元件​​: R21(100kΩ), R22(100kΩ), R24(7.5kΩ)。

​​作用​​: 这是电路工作的​​核心配置​​。通过连接在 FB(反馈)引脚上的电阻分压网络来​​精确设定输出电压值​​。

芯片内部有一个精密的参考电压(Vref,通常是 0.6V 或 0.8V)。

分压电阻将输出电压 VOUT分压后与 Vref比较。误差放大器会自动调整开关占空比,使 FB引脚电压等于 Vref,从而稳定输出电压。

​​计算公式​​: VOUT = Vref * (1 + Rupper / Rlower)

假设 Vref = 0.8V,Rupper = R21 // R24(并联),Rlower = R22,则可以计算出 VOUT。这里的电阻组合(100kΩ, 100kΩ, 7.5kΩ)很可能用于设置一个常见的电压,如 ​​5.0V​​ 或 ​​3.3V​​

​​3. 使能与控制 (Enable & Control)​​

​​元件​​: R23(60.4kΩ), R27(20Ω?), C27(100nF)。

​​作用​​:

​​使能 (EN)​​: EN引脚通过电阻 (R23) 上拉到 VIN。这意味着一旦输入电压 VIN建立,芯片就会自动启用。也可以通过外部信号控制该引脚来远程开启/关闭电源。

​​模式选择 (MODE)​​: MODE引脚可能用于选择芯片的工作模式,如​​脉冲跳跃模式(轻载高效)​​ 或 ​​强制连续导通模式(低噪声)​​。通过电阻 (R27) 将其设置为高电平或低电平来选择不同模式。

​​补偿 (COMP)​​: C27连接到 COMP引脚,这是误差放大器的补偿节点。该电容用于​​环路补偿​​,确保反馈系统稳定,不发生振荡。

​​4. 功率转换与输出 (Power Conversion & Output)​​

​​过程​​: 转换过程主要在芯片内部完成。

​​开关阶段​​: 内部上管MOSFET导通,电流从 VIN流入,通过内部电感,向输出电容充电并向负载供电,电感储能。

​​续流阶段​​: 内部上管关断,内部下管(同步整流管)导通,电感电流通过下管继续流通,能量释放给负载。

这个过程以高频重复,通过调整导通和关断时间的比例(​​占空比​​),将高输入电压转换为稳定的低输出电压。

​​输出​​: 稳定的直流电压从 VOUT引脚输出。尽管芯片内部已集成电感,外部可能仍需要输出电容(如 C17, TP13, TP14)来进一步滤除纹波并提供更快的动态响应。

​​5. 测试与接口 (Test & Interface)​​

​​元件​​: TP13, TP14, TP15, TP16, U11。

​​作用​​:

​​测试点 (TP)​​: 用于生产和调试阶段测量关键信号

​​接口 (U11)​​: 输出连接器,用于将生成的电源连接到目标电路板。

1 个赞

appleU, 你好像都发错地方了,应该是在集成电感功率模块板块发帖

image

兄弟,有没有清楚点的原理图,学习一下

有的,可以私聊