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핵심 단어: dual buck, dual step-down, dual controller, 5V converter, DC/DC converter

MAX5066을 사용하여 고성능 애플리케이션을 구현하는 기준 설계

개요: MAX5066 고성능 듀얼 벅 레귤레이터는 탁월한 성능을 제공한다. 이 애플리케이션 노트의 기준 설계는 완벽한 회로도, BOM 및 부하 과도 응답 스코프 사진과 함께 상세 솔루션을 보여준다.

많은 네트워킹 및 텔레콤 애플리케이션에는 여러 개의 레귤레이트된 전원 레일이 사용된다. 이러한 전원 레일은 대부분 대전류, 합리적 크기와 효율, 그리고 우수한 부하 과도 응답을 제공해야 한다. 이 글에서는 300kHz 스위칭 주파수에서 동작하는 MAX5060 듀얼 벅 컨트롤러를 사용하는 상세한 기준 설계 솔루션을 보여준다.

애플리케이션에 필요한 상세 회로도(그림 1) 및 BOM(표 1)과 함께, 이 기준 설계에 대한 주요 규격이 아래 제시되어 있다.

규격

V_IN = 5.15V (-0.4V, +0.4V)
V_OUT1 = 1.2V ±48mV/I_OUT1 = 0 ~ 8.5A (과도특성 포함)
컨버터 1 출력 전압 리플: 12mV_P-P
컨버터 1 부하 과도 응답: 10% ~ 60% 부하 변동에서 18mV_P-P
V_OUT2 = 3.3V ±132mV/I_OUT2 = 0 ~ 4.4A (과도 특성 포함)
컨버터 2 출력 전압 리플: 27mV_P-P
컨버터 2 부하 과도 응답: 10% ~ 60% 부하 변동에서 40mV_P-P
컨버터 1과 2의 복합 효율: 완전 부하 시 93.38%
온도 범위: -40°C ~ +85°C
Figure 1. MAX5066 reference design showing DC-DC converters of 1.2V/8.5A and 3.3V/4.4A from 5.1V; fSW = 295kHz.
그림 1. 5.1V, f_SW = 295kHz에서 1.2V/8.5A 및 3.3V/4.4A의 DC-DC 컨버터를 보여주는 MAX5066 기준 설계

표 1. BOM

Designator Value Description Part Footprint Manufacturer Quantity

C50, C71 4.7µF/6.3V Capacitors JMK107BJ475MA-T 0603 Taiyo Yuden 2

C60 470µF/6.3V Capacitor APXA6R3ARA471MHC0G 3.1mm x 4.2mm x 2.2mm Nippon Chemi-Con 1

C61, C62, C64, C72, C74, C75, C76, C77 10µF/10V Capacitors LMK212BJ106M 0805 Taiyo Yuden 8

C63, C73, C86, C87 1.0µF/16V Capacitors EMK107BJ105KA-T 0603 Taiyo Yuden 4

C65, C79 220nF/16V Capacitors EMK107BJ224MA-T 0603 Taiyo Yuden 2

C66, C80 4.7nF/16V Capacitors TMK105BJ472KV-F 0402 Taiyo Yuden 2

C67, C68, C81, C83, C84 100nF/16V Capacitors EMK105BJ104KV-FR 0402 Taiyo Yuden 5

C69 18pF Capacitor UMK105CH180JW 0402 Taiyo Yuden 1

C70, C85 1.0µF/6.3V Capacitors JMK105BJ105KV 0402 Taiyo Yuden 2

C78, C88 470µF/2.5V Capacitors APXE2R5ARA471MF80G 1.9mm x 3.5mm x 1.6mm Nippon Chemi-Con 2

C82 OPEN Capacitor OPEN 0402 OPEN 1

L60, L61 2.3µH Inductors MVR1278 7.8mm x 11.5mm Coilcraft 2

Q60, Q61 n-channel 30V nMOSFETs SI7114DN PowerPAK 1212-8 Vishay-Siliconix 2

Q62, Q63, Q64 n-channel 20V nMOSFETs SI7106DN PowerPAK 1212-8 Vishay-Siliconix 3

R60, R72 1Ω Resistors SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 2

R62, R63, R74, R75, R76, R77 0.01Ω Resistors RL1220T, 250mW 0805 Susumu 6

R64 0.039Ω Resistor RL1220T, 250mW 0805 Susumu 1

R65 1.2kΩ Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

R66 3.3kΩ Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

R67, R83 1MΩ Resistors SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 2

R68, R84, R85 1kΩ Resistors SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 3

R69 43kΩ Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

R70 4.7kΩ Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

R71 41.2Ω Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

R78 0.027Ω Resistor RL1220T, 250mW 0805 Susumu 1

R79 910Ω Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

R80 22kΩ Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

R81 20kΩ Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

R82 100Ω Resistor SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 1

D60, D61 30V/200mA Schottky diodes RB521S30T1 SOD-523 ON Semiconductor 2

D62, D63 30V/30mA Schottky diodes RB751 SOD-523 ON Semiconductor 2

U60 MAX5066 PWM controller MAX5066AUI 28-TSSOP-EP Maxim 1

각 레귤레이터에 대한 효율 데이터는 표 2에 요약되어 있다. 그림 2에서 보듯이 두 출력에 대한 효율이 매우 높다.

표 2. 효율 데이터

V_IN (V) I_IN (A) V_OUT1 (V) I_OUT1 (A) V_OUT2 (V) I_OUT2 (A) Efficiency (%)

5.1402 5.0780 1.1814 8.5008 3.2558 4.4016 93.38%

5.1347 4.5728 1.1853 7.6491 3.2636 3.9652 93.73%

5.1361 4.0605 1.1891 6.8012 3.2713 3.5244 94.06%

5.1500 3.5440 1.1928 5.9558 3.2791 3.0836 94.32%

5.1441 3.0423 1.1967 5.1030 3.2870 2.6435 94.54%

5.1497 2.5398 1.2005 4.2507 3.2948 2.2086 94.65%

5.1522 2.0337 1.2044 3.3988 3.3030 1.7608 94.57%

5.1490 1.5407 1.2083 2.5557 3.3111 1.3232 94.15%

5.1465 1.0441 1.2122 1.7073 3.3194 0.8815 92.97%

5.1380 0.5472 1.2163 0.8455 3.3279 0.4419 88.88%

Figure 2. Global efficiency is shown as a function of total output power.
그림 2. 전체 출력 전력에 대한 글로벌 효율

그림 3과 그림 4는 출력 부하 전류 대비 컨트롤러의 출력 전압을 나타낸 것이다.

Figure 3. The first controller's output voltage versus its output load current.
그림 3. 1차 컨트롤러의 출력 전압 vs. 출력 부하 전류

Figure 4. The second controller's output voltage versus its output load current.
그림 4. 2차 컨트롤러의 출력 전압 vs. 출력 부하 전류

각 레귤레이트된 출력에 대한 부하 과도 응답 성능은 그림 5와 그림 6에 나와 있다.

Figure 5. A transient of 1.2V with a load varying between 0.85A and 5.1A in 18mV steps over a period of 10µs.
그림 5. 10µs 동안 18mV 간격으로 0.85A ~ 5.1A 사이에서 부하가 변동할 때 1.2V의 과도 특성

Figure 6. A transient of 3.3V with a load varying between 0.44A and 2.64A in 40mV steps over a period of 10µs.
그림 6. 10µs 동안 40mV 간격으로 0.44A ~ 2.64A 사이에서 부하가 변동할 때 3.3V의 과도 특성

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