기준 설계 4152
2MHz 스위칭 주파수에서 동작하는 MAX5073 듀얼 벅 컨버터를 위한 기준 설계
개요: MAX5073은 벅 또는 부스트 컨버터로 동작할 수 있는 듀얼 컨버터이다. 이 소자는 듀얼 벅 컨버터로 최대 2A 및 1A의 출력 전류를 공급할 수 있다. 이 기준 설계는 2MHz 스위칭 주파수에서 벅 컨버터로 동작하는 MAX5073을 중심으로 설명한다. 이러한 높은 스위칭 주파수 동작으로 자동차 애플리케이션에서 더 작은 수동 부품의 사용이 가능하고 AM 대역과 간섭을 피할 수 있다.
이 글은 듀얼 벅 컨버터로 2MHz 스위칭 주파수에서 동작하는 MAX5073을 사용한 세부 기준 설계를 보여준다. 이 기준 설계는 높은 스위칭 주파수 동작으로 보드에 소형 수동 부품의 사용이 가능하므로 공간이 제한된 애플리케이션에서 유용하다. 이 밖에도 부하 덤프 보호 기능과 함께 자동차 계기판이나 인포테인먼트 시스템과 같이 AM 라디오 대역 밖의 스위칭 주파수를 필요로 하는 자동차 애플리케이션에서도 사용할 수 있다.
애플리케이션에 필요한 상세 회로도(그림 1 ) 및 BOM(표 1 )과 함께, 이 기준 설계에 대한 주요 규격이 아래 제시되어 있다.
규격
입력 전압: 5.5V ~ 16V
컨버터 1 출력 전압 = 3.3V/2A (최대)
컨버터 2 출력 전압 = 2.5V/1A (최대)
각 컨버터의 스위칭 주파수 (fSW ) = 2MHz
주변 온도 (TA) = -40°C ~ +85°C
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그림 1. MAX5073 기준 설계
표 1. BOM
Designator
Value
Description
Part
Footprint
Manufacturer
Quantity
C1
100µF/35V
Capacitor
EEVFK1V101P
8mm x 10.2mm
Panasonic
1
C2, C3, C4, C17, C18
0.1µF/25V
Capacitors
GRM188R71E104KA01D
603
Murata
5
C5, C6, C7
22µF/6.3V
Capacitors
GRM31CR60J226KE19
1206
Murata
2
C8, C9
10µF/25V
Capacitors
GRM31CR61E106KA12
1206
Murata
1
C10, C12
2.2nF
Capacitors
GRM188R71H222JA01
603
Murata
2
C11
560pF
Capacitor
GRM188R71H561KA01
603
Murata
1
C13, C14
22pF
Capacitors
GRM1885C1H220JA01
603
Murata
2
C15
1nF
Capacitor
GRM18871H102KA01
603
Murata
1
C16
4.7µF/6.3V
Capacitor
GRM188R60J475KE19B
603
Murata
1
C19
0.22µF/10V
Capacitor
GRM188R71A224KA01
603
Murata
1
C20
0.01µF
Capacitor
GRM188R71H103KA01J
603
Murata
1
D1, D2
30V, 500mA
Schottky diodes
MBR0530
SOD123
ON Semiconductor
2
D3
40V, 3A
Schottky diode
MBRS340
SMC
ON Semiconductor
1
D4
40V, 2A
Schottky diode
MBRS240
SMB
ON Semiconductor
1
L1, L2
4.7µH
Inductors
IHLP2525-CZ
6.86mm x 6.47mm x 3.18mm
Vishay
1
R1, R11
100kΩ
Resistors
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
2
R2
6.8Ω
Resistor
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
1
R3
4.7Ω
Resistor
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
1
R4, R8, R10
1.18kΩ
Resistors
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
3
R5, R9
27.4kΩ
Resistors
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
2
R6
10kΩ
Resistor
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
1
R7
12.7kΩ
Resistor
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
1
R12
2.2Ω
Resistor
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
1
R13
6.19kΩ
Resistor
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
1
R14
8.76kΩ
Resistor
SMD, 1%, 0.125W
603
Vishay
1
U1
MAX5073
Dual buck converter
MAX5073ETI+
32-TQFN_EP (5mm x 5mm)
Maxim
1
효율 성능을 보여주는 보드에서 수행된 실제 측정은 표 2 와 표 3 에 나와 있다.
표 2. VOUT2 이 디스에이블일 때 효율 데이터
fSW = 2MHz, LOUT = 4.7µH, COUT = 22µF/6.3V (세라믹)
VIN (V)
IIN (A)
VOUT1 (V)
IOUT1 (A)
Efficiency (%)
14.007
0.065732
3.3371
0.1018
36.8973371
14.010
0.183690
3.3339
0.5122
66.3542117
14.005
0.267750
3.3321
0.8032
71.3722082
14.007
0.329490
3.3309
1.0112
72.9812485
14.005
0.449290
3.3298
1.4007
74.1230723
14.002
0.584520
3.3281
1.8203
74.0201375
14.001
0.650260
3.3267
2.0150
73.6279304
표 3. VOUT1 이 디스에이블일 때 효율 데이터
fSW = 2MHz, LOUT = 4.7µH, COUT = 22µF/6.3V (세라믹)
VIN (V)
IIN (A)
VOUT2 (V)
IOUT2 (A)
Efficiency (%)
14.008
0.044533
2.5350
0.1075
43.6845979
14.008
0.067144
2.5337
0.2049
55.1967881
14.003
0.087638
2.5337
0.3010
62.1452787
14.004
0.109076
2.5337
0.4003
66.3986847
14.005
0.133680
2.5337
0.5122
69.3178710
14.005
0.155350
2.5338
0.6097
71.0058542
14.008
0.255976
2.5334
1.0001
70.6597037
안정성과 관련하여 각 출력에 대한 보드 플롯이 그림 2 와 그림 3 에 나와 있다. 각 출력의 이득과 위상을 자세히 보여준다.
그림 2. 3.3V/1.4A의 VOUTPUT 보드 플롯
그림 3. 2.5V/0.6A의 VOUTPUT 보드 플롯
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APP 4152: May 30, 2008
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