本文將說明安森美半導體(On Semiconductor)的NCP323X系列DC-DC降壓調(diào)整器，該系列元件是針對低壓、大電流、小體積，如蜂窩通訊基站、服務器及系統(tǒng)存儲設備等應用所設計，提供大輸出電流(額定最大輸出電流范圍為15 A至40 A)、寬輸入電壓(3 V 至21 V)范圍，輸出電壓可低至0.6 V，內(nèi)置過壓、過流、短路、過熱保護等豐富的保護特性，其中創(chuàng)新的過流保護模式能在負載嚴重短路時提供可靠保護，高帶寬、大驅(qū)動電流輸出誤差放大器提供快速的負載瞬態(tài)響應，具有高集成度、高能效等優(yōu)勢。
 
　　NCP323X系列目前共有8款產(chǎn)品(見圖1)，其中，NCP3237內(nèi)部集成超低導通電阻的MOSFET，有效降低工作損耗，提升工作能效，因而支持達40 A的輸出電流，同時，NCP3237支持的輸入電壓范圍為3 V至18 V，可滿足常用的3.3 V、5 V、12 V、14 V等各種電源總線應用。NCP3231和NCP3233已廣泛用于通訊設備，NCP3233支持3 V至21 V的超寬輸入電壓范圍。NCP3235在輕載時為非連續(xù)導電模式(DCM)，可以有效提升輕載能效。
 
　　NCP323X 采用多晶片平面布局封裝，控制器和功率管分布在平面上的不同區(qū)域，熱量分布均勻，上管具有更強的導熱能力。6mm*6mm 的封裝、足夠大的導熱面積，可以更換好將芯片工作時產(chǎn)生的熱量導入PCB，向外散熱，而1mm的高度，使得芯片到PCB的導熱路徑更小，有助于更好的散熱。
 
25 A同步整流降壓調(diào)整器：NCP3231/A
 
　　NCP3231/A是一款大電流、高能效的電壓控制模式同步降壓調(diào)整器。輸入電壓從4.5 V至18 V，支持最低0.6 V、且高達25 A輸出電流。主要特色包括：
　　< 全集成，寬輸入電壓，高能效
　　< Hiccup打嗝模式故障保護（包括輸出欠壓、輸出過壓、過流、短路、過溫等保護）
　　< 內(nèi)部 0.6 V參考電壓，全溫度范圍內(nèi)+/-1%精度
　　<  300K, 500K, 1MHz 固定可選開關頻率
　　< 外部可調(diào)軟啟動Soft-start時間
?    < 外部可調(diào)過流保護點，帶溫度補償?shù)木_過流保護比較器
?    < 無損電流檢測，檢測下管導通電壓，無需外部電路
?    < 支持輸出pre-bias預偏置啟動：如果軟啟動之前輸出有預偏置電壓，上下功率管會關斷，直到內(nèi)部參考電壓上升到和FB電壓相同時，首先開通上管，然后繼續(xù)軟啟動過程。輸出電壓在預偏置電壓基礎上繼續(xù)上升到設定值，不會有放電再啟動的過程。如果預偏置電壓比設定的輸出電壓高，上下管會一直保持關斷。
?    < 可調(diào)的精確輸入欠壓UVLO保護
?    < 獨立比較器可以用于其他保護，如過溫保護等。
?    < 內(nèi)建芯片OTP過溫保護
?    < 輸出OVP與UVP保護
?    < 集成30 V耐壓功率場效應管，提供高可靠性
?    < 24 MHz高帶寬大驅(qū)動電流誤差放大器提供快速動態(tài)響應
 
　　NCP3231/A的內(nèi)部框圖如圖2所示。Vcc引腳提供IC邏輯控制部分的電路工作所需的電流，內(nèi)置LDO能滿足不同的輸入電壓，同時能為IC內(nèi)部提供穩(wěn)定的供電電源。SS引腳和EN引腳分別采用兩個獨立的管腳實現(xiàn)，其功能為軟啟動設定和使能及輸入欠壓設定，這樣的設計能有效地避免在軟啟動過程中輸出電壓的非單調(diào)上升。ISET引腳用于設定輸出限流保護點。對于常規(guī)的通過導通電阻來檢測并實現(xiàn)過流保護的設計方式，其精準度通常不太理想，主要是因為MOSFET的導通電阻會隨溫度變化而變化。而安森美半導體的NCP323X系列中，專門設計了一個適應溫度變化的電流源，該電流源與導通電阻的比例在全溫度范圍內(nèi)保持恒定，因而可實現(xiàn)更精準的過流保護。OTS引腳主要用于IC外部溫度偵測熱保護功能。  
　　
　　NCP3231內(nèi)置0.6 V參考電壓的 OTS比較器，當檢測到OTS腳電壓大于0.6 V時，轉(zhuǎn)換器的上管和下管會同時關斷。當OTS腳電壓低于0.55 V后，轉(zhuǎn)換器會重新進入軟啟動。該比較器可以用于溫度檢測，還可以用于輸出過壓保護如果不需要溫度檢測，可以將OTS接地。
 
20 A同步整流降壓調(diào)整器：NCP3233
 
NCP3233是一款大電流、高能效的電壓控制模式同步降壓調(diào)整器。具有從3 V至21 V的超寬輸入電壓范圍，支持最低0.6 V輸出、且高達20 A輸出電流。除了具有NCP3231的優(yōu)勢與特性，NCP3233還具有以下重要特點：
?    < 更寬的輸入電壓范圍
?    < 輸出OVP過壓保護：具有獨特的兩級OVP輸出過壓保護機制
1). NCP3233檢測到FB電壓高于690 mV (115%)，通過關閉上管，開啟下管降低到額定輸出電壓。此時PG信號依然為高
2). 當NCP3233檢測到FB電壓高于780 mV (130%)，NCP3233關閉上管，并保持下管持續(xù)開啟，降低輸出電壓，同時PG信號拉低；直到FB電壓降低到525 mV，IC進入打嗝模式。
?    < OCP過流保護精度：有更優(yōu)化的過流檢測精度。OCP精度較NCP3231提升10%
 
NCP3233內(nèi)置電荷泵電路(如圖3紅框所示)，所以當輸入總線電壓較低時，可利用該內(nèi)置的電荷泵電路將其升高，同時供給IC內(nèi)部邏輯和控制電路，以保證芯片能獲得穩(wěn)定可靠的工作電壓。由于NCP3233芯片的軟啟動功能采用獨立的SS 引腳 設置，可以通過調(diào)節(jié)SS 引腳 和GND之間的跨接電容，輕松實現(xiàn)軟啟動時間的設置。
   

NCP3233典型應用電路
 
　　對于輸入電壓<6 V 的應用場景，NCP3233芯片外部通過增加兩個二極管和一個電容，配合內(nèi)置的電荷泵控制電路，可將輸入電壓升高后再送給IC的VCC引腳，從而獲得IC內(nèi)部的工作電源。
 
　　對于輸入電壓> 5 V 的應用場景，直接用輸入電壓供給VCC引腳，芯片就可穩(wěn)定啟動開始工作，無需使用內(nèi)部電荷泵電路，因而XCP可懸空處理，無需作額外的上拉或下拉設置。
 
　　對于輸入電壓<6 V ，同時可提供VCC電源的應用，可將芯片的VIN和VCC分別獨立供電。此時VCC電源的工作電壓范圍為5 V至21 V。
   

NCP3233能效測試曲線
 
　　經(jīng)測試，輸入電壓為12 V時，NCP3233輸出電壓為1 V和3.3 V時的峰值能效分別達到88%和95%，滿載能效分別達到85%和94%；輸入電壓為5 V時，輸出電壓為1 V和3.3 V時的峰值能效分別達到93%和97%，滿載能效分別達到88%和95%；輸入電壓為3.3 V時，輸出電壓為1 V時的峰值能效達到93%，滿載能效達到86%。
 
 
本文小結(jié)
 
　　大電流寬輸入范圍DC-DC降壓調(diào)整器NCP323X系列是全集成的方案，可有效地減小PCB設計的占板面積，其低導通阻抗減小IC功耗，有效地提升能效， 而多重保護方式可有效對IC本身及負載進行過流、短路、過壓、過溫等全面的保護，并內(nèi)置獨立比較器，客戶可根據(jù)需要自定義過壓、過溫保護。各種嚴格的場景模擬測試，確保NCP323X系列產(chǎn)品在各種嚴格的應用條件下都能滿足應用要求。平面布局封裝確保有效、均衡地散熱。此外，安森美半導體還提供強大的設計工具，包括電路仿真模型如SIMPLIS、Pspice、 COMPCALC和熱仿真模型如FloTherm PCB，以幫助工程師簡化設計流程和提高設計效率，加快產(chǎn)品上市。