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애플리케이션 노트  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
Figure 1. MAX5073 reference design.
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(PDF)
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 2표 3에 나와 있다.

표 2. VOUT2이 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. VOUT1이 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 그림 3에 나와 있다. 각 출력의 이득과 위상을 자세히 보여준다.

Figure 2. Bode plot for a VOUTPUT of 3.3V/1.4A.
그림 2. 3.3V/1.4A의 VOUTPUT 보드 플롯

Figure 3. Bode plot for a VOUTPUT of 2.5V/0.6A.
그림 3. 2.5V/0.6A의 VOUTPUT 보드 플롯


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추가 정보  APP 4152: May 30, 2008
MAX5073 내부 전력 MOSFET이 내장된 2.2MHz, 듀얼 출력 벅 또는 부스트 컨버터 전체 데이터 시트
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