电源方案(PMIC)- EA3059
EA3059 是一款 4 路 PMIC,适用于由锂电池或直流 5V 供电的应用。它内部集成四个同步降压转换器,可在轻载和重载运行时提供高效率输出。内部补偿架构使应用电路设计简单。此外,独立的使能控制方便控制上电顺序。EA3059 采用 24 脚 QFN 4x4 封装。
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主要特性
- 输入电压与控制电路电压:2.7-5.5V
- 输出电压(4 个 Buck 转换器):0.6V-Vin
- 输出电流:单路连续负载 2A、峰值 4A(4 通道总输出必须小于 10W)
- 固定 1.5MHz 开关频率
- 100% 全占空比输出
- 各通道效率达 95%
- 待机电流:<1uA
- 每路独立使能控制
- 内部补偿
- 逐周期电流限制
- 短路保护
- 自恢复过温(OTP)保护
- 没有输入过压(OVP)保护(相比 EA3059)
- 采用 24 引脚 4mm x 4mm QFN 封装
典型应用电路
内部功能框图
引脚定义
引脚名称 | 引脚描述 |
---|---|
VCC | 内部控制电路的电源输入脚 |
VINx | 通道 x 的电源输入脚,加 10uF MLCC 电容去耦 |
LXx | 通道 x 内部 MOS 管开关输出,可接低通滤波电路输出更稳定电压 |
FBx | 通道 x 的反馈脚,通过分压电路连接电压输出 |
ENx | 使能脚,不能浮空 |
GNDx | 通道 x 的地 |
AGND | 模拟地 |
底部焊盘 | 散热用,需要接地 |
NC | 无连接 |
特性描述
PFM/PWM 模式
每一路 Buck 都可以运行在 PFM/PWM 模式下。如果输出电流小于 150mA(典型值),稳压器将自动进入 PFM 模式。PFM 模式下的输出电压和输出纹波高于 PWM 模式下的输出电压和输出纹波。但在轻载的情况下,PFM 比 PWM 效率高。
使能开关
EA3059 是一款专为 OTT 应用设计的电源管理 IC,包含四路 2A 同步 Buck,可通过单独的 EN 引脚进行使能开关控制。
如果需要设定每路 Buck 的开启时间,可通过使用如下电路进行编程:
180° 相位偏移架构
为了降低输入纹波电流,EA3059 采用了 180° 相位偏移架构。 Buck1 和 Buck3 相位相同,与 Buck2 和 Buck4 的相位相差 180°。这样子可以减小纹波电流,从而降低 EMI。
过流保护
EA3059 内部的四个稳压器都有自己的逐周期限流电路。当电感峰值电流超过电流限制阈值时,输出电压开始下降,直到 FB 引脚电压低于阈值,通常比参考值低 30%。一旦触发阈值,开关频率就会降低到 350KHz(典型值)。
热关断
如果芯片温度高于热关断阈值点,EA3059 将自动关断。为避免工作不稳定,热关断的迟滞约为 30°C。
输出电压调节
每路稳压器的输出电压都可以通过电阻分压器(R1、R2)进行调节。输出电压由下式计算:
如果需要输出常用的电压值,则可参考下表配置分压电阻(都需要选用 1% 精度的):
输出电压 | R1 | R2 |
---|---|---|
3.3V | 510kΩ | 110kΩ |
1.8V | 200kΩ | 100kΩ |
1.5V | 150kΩ | 100kΩ |
1.1V | 68kΩ | 82kΩ |
输入 / 输出电容选型
输入电容用于抑制输入电压的噪声幅值,为器件提供稳定、干净的直流输入,输出电容可抑制输出电压纹波。输入和输出都可选用 MLCC 电容(低 ESR)
输入 / 输出电容器的建议型号如下:
NPM | 容值 | 耐压 | 封装 |
---|---|---|---|
C2012X5R1A106M | 10uF | 10V | 0805 |
C3216X5R1A106M | 10uF | 10V | 1206 |
C2012X5R1A226M | 22uF | 10V | 0805 |
C3216X5R1A226M | 22uF | 10V | 1206 |
输出电感选型
输出电感的选择,主要取决于通过电感的纹波电流量 \(\Delta I_L\)。\(\Delta I_L\) 越大,输出电压纹波和损耗也会越大。虽然小电感可节省成本和空间,但较大的电感值可以获得更小的 \(\Delta I_L\),带来更小的输出电压纹波和损耗。电感取值的计算公式:
对于大多数应用场景,EA3059 可选用 1.0~2.2uH 的电感。
功耗
EA3059 的总功耗不应超过 10W,计算公式如下:
Layout 参考
PMIC 的 Layout 需要讲究。可参照以下建议以获得最高性能:
- 建议使用 4 层 PCB 布局,将 LX 平面和输出平面放在顶层,将 VIN 平面放在内层。
- 顶层输入 / 输出贴片电容的接地脚应该打过孔连接到内层地和底层地。
- AGND 应通过过孔直接连接到内部地层。
- 尽量加宽大电流路径走线。
- 将输入电容尽可能靠近 VINx 引脚放置,以减少噪声干扰。
- 使反馈路径(从 VOUTx 到 FBx)远离噪声节点(例如 LXx)。 LXx 是一个高电流噪声节点。使用短而宽的走线完成布局。
- 芯片底部焊盘需要打多个孔到内层和底层地,用以散热。
- 输入电容尽可能靠近 VINx 引脚放置,以减少噪声干扰。
布局参考如下:
顶层:
中间电源层:
中间地层:
底层:
参考与致谢
原文地址:https://wiki-power.com/
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