【導(dǎo)讀】MP8859 是一款4開關(guān)同步升降壓變換器。 它支持2.8V至22V的寬工作輸入電壓范圍（電流高達4A），可提供1V至20.47V范圍內(nèi)的輸出電壓（電流高達3A），以10mV為步長。通過方便易用的I2C接口，用戶可以輕松配置操作參數(shù)。這使得MP8859非常適用于USB PD和電池供電的便攜式設(shè)備。
根據(jù)連接的終端設(shè)備，USB PD應(yīng)用通常需要5V至20V（如，5/9/15/20）范圍之內(nèi)的輸出電壓。該變換器的輸入電源電壓可能是固定的12V（如，筆記本電腦的內(nèi)部USB PD端口）；或者，是不固定的電池包電壓（如，USB PD便攜式充電器）（請參見圖1）。 終端設(shè)備通常通過纜線在USB插座上熱插拔，這意味著升降壓變換器必須具有快速動態(tài)響應(yīng)，以應(yīng)對負載的突然變化。MP8859還提供線損補償功能，可以補償由于USB線纜阻抗導(dǎo)致的壓降。
圖1: USB PD充電器
許多電池供電的便攜式設(shè)備都需要DC/DC升降壓拓撲結(jié)構(gòu)以生成穩(wěn)定的固定輸出電壓。因為是電池包，剛開始的輸入電壓可能高于輸出電壓，隨著電池放電，其輸入電壓可能低于輸出電壓。
以數(shù)碼相機為例，其DC/DC變換器需要為光學(xué)變焦電機供電。相機必須在瞬態(tài)大電流條件下提供恒定的供電電壓，以實現(xiàn)快速變焦（請參見圖2）。由于電池電壓隨剩余電荷而變化，升降壓變換器可提供良好的動態(tài)響應(yīng)以及升降壓模式之間的無縫切換，從而實現(xiàn)可靠的操作。
MP8859是一款集成升降壓變換器，適用于類似數(shù)碼相機的多種應(yīng)用。
產(chǎn)品特性和優(yōu)勢
● 2.8V至22V寬工作輸入電壓范圍
● 1V至20.47V輸出電壓范圍（默認為5V），通過I2C提供10mV分辨率
● 3A輸出電流或4A輸入電流
● 內(nèi)部集成4個低導(dǎo)通電阻功率MOSFET
● 500kHz開關(guān)頻率
● 帶打嗝模式的輸出過壓保護（OVP）
● 帶打嗝模式的輸出短路保護（SCP）
● 過溫警告和關(guān)斷
● 帶ALT引腳的I2C接口
● 四個可配置的I2C地址
● 用于默認設(shè)置的一次性可調(diào)（OTP）非易失性存儲器
● I2C可配置線路壓降補償、PFM/PWM模式、軟啟動、過流保護（OCP）
● EN關(guān)斷、可配置輸出放電
● 采用QFN-16（3mmx3mm）封裝
● 通過UL認證，UL2367：E322138 li60950-1 / li60950-1-07：E500002-A1-CB-1
圖2: 變焦數(shù)碼相機
圖3: MP8859功能框圖
工作原理
MP8859在降壓模式下采用恒定導(dǎo)通時間（COT）控制，在升壓模式下采用恒定關(guān)斷時間控制，可提供快速負載瞬態(tài)響應(yīng)和平滑的升降壓模式切換。MP8859可根據(jù)輸出負載在脈沖頻率調(diào)制（PFM）模式和脈沖寬度調(diào)制（PWM）模式之間自動切換，也可以設(shè)置為強制PWM模式。自動PFM/PWM模式可最大程度地提高輕載效率，而強制PWM模式則可提供最低的輸出紋波。它還可以配置恒定的輸出電流限值，可應(yīng)用于更廣泛的場合。
圖 4 顯示了具備四個內(nèi)部MOSFET橋和外部電感器的器件結(jié)構(gòu)。 當(dāng)VIN超過VO時，變換器工作在降壓模式；當(dāng)VIN接近VO時，它以升降壓模式工作；當(dāng)VIN低于VO時，工作于升壓模式(請參見圖5).
圖4: 拓撲結(jié)構(gòu)
圖5: 工作模式
MP8859 MPS提供MP8859評估套件，其中包括一個演示板、USB到I2C的通信接口，以及GUI軟件。（請參見圖6）。
圖6: MP8859評估套件
MP8859性能
MP8859使用MPS先進的半導(dǎo)體工藝來提供高轉(zhuǎn)換效率。 在12V輸入電壓和9V/1.5A輸出電壓條件下，工作于強制PWM降壓模式，其效率高達97％（如圖7所示）。
圖7: 效率曲線(VIN = 12V, VOUT = 5V 至 20V, 強制PWM模式)
在5V輸入電壓和9V/0.5A輸出電壓條件下，工作于強制PWM升壓模式，效率高達96％（如圖8所示）。
圖8: 效率曲線 (VIN = 5V, VOUT = 5V 至 9V, 強制PWM模式)
MP8859可在滿負載時將負載調(diào)整率保持在±0.10％以內(nèi)，以確保輸出電壓的穩(wěn)定性（如圖9所示）。
圖9：負載調(diào)整率與負載電流關(guān)系圖
默認器件參數(shù)
TMP8859的一次性可調(diào)（OTP）非易失性存儲器存儲了每個可配置器件選項的默認設(shè)置，并在啟動時加載。所有出廠默認設(shè)置可在MP8859數(shù)據(jù)手冊中查看。
這些默認設(shè)置可根據(jù)客戶要求針對每個用例進行更改，具體可聯(lián)系MPS現(xiàn)場技術(shù)支持工程師討論更改事宜。
結(jié)論
MP8859是一款多功能升降壓變換器，適用于要求輸出電流高達3A的各種USB、PD或便攜式電池供電應(yīng)用。其I2C可配置性加快了評估速度并減少了設(shè)計時間，從而可實現(xiàn)MP8859的快速定制。
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