Microchip Technology EV71S00A – utvecklingskort

EV71S00A är Microchips utvärderingskort för MIC21LV32, en tvåfas synkron buck-styrkrets med konstant on-time-reglering. Enligt användarhandboken (DS50003214A, oktober 2021) är kortet färdigmonterat och testat för att utvärdera och demonstrera MIC21LV32:s egenskaper. Leverantörens rad beskriver kortet som en MIC21LV32 4 Phase EVB, och kopplingsschemat visar två MIC21LV32-kretsar (U1 primär och U2 sekundär) som tillsammans driver fyra effektfaser.

Kortet bygger på buck-topologi och kan leverera en justerbar utspänning mellan 0.6 V och 28 V med en maximal ström på 80 A när det matas med 4.5 V till 36 V. Det är dock trimmat och optimerat för 12 V ingång (±20 %) och 0.82 V/80 A ut, och utspänningen är inställd till 0.82 V. I kitet ingår kortet, ett informationsblad (Important Information Sheet) och en China RoHS Declaration.

Teknik och prestanda

MIC21LV32 är enligt handboken en dual-phase buck-styrkrets med adaptiv constant on-time-reglering som kan staplas till upp till åtta faser. Kretsen arbetar med 4.5 V till 36 V ingångsspänning, kan ge upp till 50 A utström per fas och har en justerbar utspänning ner till 0.6 V med garanterad noggrannhet ±1 %. Switchfrekvensen per fas är programmerbar (100 kHz till 800 kHz enligt egenskapslistan). Kretsen finns i ett 32-stifts VQFN-hus på 5 mm × 5 mm och är specificerad för -40 °C till +125 °C junction-temperatur.

Bland egenskaperna nämns Any Capacitor-stabilitet, 0.6 V intern referens, drift i kontinuerligt ledande läge (CCM), ripple injection från en tredje nod som tillåter duty cycle över 50 %, HyperLight Load och fasavstängning (phase shedding) med användarinställda eller externt styrda tröskelvärden samt noggrann strömbalansering och fasning mellan faserna. Vidare finns en intern 5 V LDO för högspänning och en sekundär LDO för bättre systemverkningsgrad, start mot förspänd utgång, fjärravkänningsförstärkare, stöd för Adaptive Voltage Positioning (droop), precisionsenable för låg standbyström, programmerbar mjukstart, programmerbar strömgräns med hiccup-kortslutningsskydd, termisk avstängning med hysteres och temperaturavkänning av kretsen.

Kortet matas från en variabel likspänningskälla på 4.5 V till 30 V DC (ingångskondensatorerna är märkta för 35 V) som kan leverera minst 4 A. Lasten kan vara en effektresistor eller en elektronisk last; med en elektronisk last minskar den maximala strömmen som kan tas ut på grund av den låga utspänningen. Handbokens kopplingsdiagram visar en 12 V/3 A-nätdel och en resistiv last vid 0.82 V upp till 80 A.

Enligt stycklistan använder effektstegen Infineon-MOSFET av typerna BSC032NE2LS (25 V, 84 A, 37 W, TDSON-8; Q1, Q5, Q9, Q13) och BSC010NE2LSI (25 V, 38 A, 96 W, TDSON-8; Q3, Q7, Q11, Q15), och fyra induktorer på 0.4 µH, 24 A (L1 till L4). Ingången har fyra aluminiumkondensatorer på 330 µF/35 V, tolv keramiska 2.2 µF/35 V och fyra keramiska 0.1 µF, och utgången åtta tantalkondensatorer på 470 µF/2.5 V (0.007 Ohm) och tolv keramiska 47 µF/16 V. Ytterligare MOSFET- och kondensatorpositioner är markerade som ”Do not populate”.

Handboken ger exempel på inställningar. Enable aktiveras med en jumper på J1 mellan J1-2 och J1-3 (EN till VIN) eller mellan J1-2 och J4 (EN till spänningsdelaren, här halva VIN), och den interna LDO:n kan kopplas förbi med en jumper mellan VOUT och EXTVDD, men bara om kortets utspänning är högre än 4.7 V. Strömgränsen ställs in via ILIM-stiftet, och exemplet i handboken ger RILIM = 112 kΩ för 20 A per fas med Rdson = 1 mΩ. Återkopplingsdelaren för 0.82 V byggs med RFB(TOP) = 20 kΩ och RFB(BOT) = 54.5 kΩ, som i praktiken realiseras med 56 kΩ och 300 Ω i serie.

Appendix C visar vågformer (switchnoder och induktorströmmar vid VIN 12 V och VOUT 0.82 V, utan last och vid IOUT 12.5 A), mjukstart utan last, start-up vid 12.5 A last och ripple injection. Där finns också kurvor för utspänning kontra inspänning utan last (10 V till 30 V), utspänning kontra utström (VIN = 12 V upp till 75 A; VIN = 20 V och 30 V upp till 15 A) samt verkningsgrad kontra utström (VIN = 12 V, 20 V, 25 V och 30 V, 0 A till 40 A).

Anslutningar och gränssnitt

Effektanslutningarna är fyra skruvterminaler på 85 A (J5 VIN, J6 GND, J7 VOUT, J8 GND), och kortet har anslutningar för positiv och negativ spänningsavkänning vid utgången. Det finns 15 testpunkter (TP1 till TP15), en 1×3-header (J1) och en 1×1-header (J4) för enable, två 1×2-headers (J2, J3) för EXTVDD samt en jumper (JP1). EXTVDD kan också anslutas till en extern spänning via en testpinne på kortet.

Layoutbilderna i handboken omfattar topp-, fyra inner- och bottenlager (Top, Inner 1 till 4 och Bottom) samt silkscreen. Stycklistan anger att de listade komponenterna är representativa för kortet och att den tillverkade stycklistan enbart använder RoHS-kompatibla komponenter.

Egenskaper

• Färdigmonterat utvärderingskort för MIC21LV32 med fyra faser (två kretsar, U1 och U2)
• Justerbar utspänning 0.6 V till 28 V, upp till 80 A vid 4.5 V till 36 V in
• Trimmat för 12 V in (±20 %) och 0.82 V/80 A ut; utspänningen är inställd till 0.82 V
• Referensspänning 0.6 V med ±1 % noggrannhet
• Fyra induktorer på 0.4 µH, 24 A (L1 till L4)
• MOSFET-effektsteg med BSC032NE2LS och BSC010NE2LSI (Infineon, 25 V)
• 85 A skruvterminaler för VIN, GND och VOUT samt anslutningar för spänningsavkänning
• 15 testpunkter och jumpers för enable (J1, J4) och EXTVDD (J2, J3)
• HyperLight Load, fasavstängning och strömbalansering mellan faser
• Programmerbar strömgräns (ILIM), mjukstart och hiccup-kortslutningsskydd
• Fjärravkänningsförstärkare och stöd för Adaptive Voltage Positioning (droop)
• Handbokens kurvor: utspänning kontra in- och utström samt verkningsgrad kontra utström (VIN 12 V, 20 V, 25 V, 30 V)

Användningsområden

• Utvärdering av MIC21LV32 i fyrfasdrift för lågspännings- och högströmsmatning (0.82 V vid upp till 80 A)
• Mätning av strömbalansering mellan faser, fasning och fasavstängning (phase shedding)
• Verifiering av start-up, mjukstart, strömgräns och ripple injection med testpunkter för spänning och ström
• Underlag för egna multifasdesigner: schema, layout och komponentlista ingår i handboken
• Laborationer med variabel DC-källa och effektresistor eller elektronisk last

Certifieringar och standarder: RoHS (den tillverkade stycklistan använder enbart RoHS-kompatibla komponenter), China RoHS Declaration (ingår i kitet)

Användarhandboken (DS50003214A) anger olika värden på några ställen: ingångsspänning 4.5 V till 36 V för kortet men 4.5 V till 30 V vid matning (ingångskondensatorer märkta 35 V), samt switchfrekvens 100 kHz till 1 MHz i översikten men 100 kHz till 800 kHz i egenskapslistan. Stycklistan anger att komponenterna är representativa för kortet. Handboken anger inga kortmått. Textutdraget var avkortat; uppgifterna är hämtade ur hela användarhandboken.

Tillverkarens artikelnummer EV71S00A. Uppgifterna är hämtade ur tillverkarens datablad (PDF). Lagerförd vara – skickas inom 1–3 vardagar.