Le nouveau SSP9481 est un convertisseur buck asynchrone 80V, 1A de haute performance, idéal pour la conception de systèmes de puissance avec une large gamme de tensions d'entrée (4.5V à 80V) et une capacité de charge de 1A.
Ci-dessous, nous allons expliquer comment utiliser la puce SSP9481 pour réaliser des tâches de conception d'alimentation 40V~60V en entrée, 3,3V en sortie, 800mA en capacité de charge, y compris la sélection des paramètres clés de la puce, la conception du circuit, la sélection des composants et l'optimisation des performances.
D'après la fiche technique, nous pouvons comprendre que les caractéristiques du SSP9481 répondent aux exigences de la sélection des paramètres.
Caractéristiques：
- Sortie 1A de courant persistant, 1,5A de courant de pointe
- Plage de tension d'entrée : 4,5~80V
- MOSFET de puissance interne 1Ω
- Fréquence de commutation fixe de 480KHz
- Stable avec des condensateurs de sortie en céramique à faible ESR
- Protection par limitation de courant cycle par cycle
- Protection contre l'arrêt thermique
- >92% efficacité
- Sortie réglable de 1V à 0,95×Vin
- Faible courant en mode d'arrêt : <1μA
- Boîtier SOT23-6
Voici un schéma d'application typique du SSP9481 (la tension de sortie est de 5V), le contenu spécifique peut être simplifié en partie d'entrée, partie de contrôle, partie de sortie et partie de rétroaction. Partie entrée : Condensateur C1 ; Partie contrôle : puce SSP9481 et circuit d'amorçage C2 ; partie de sortie : diode D1, inductance L1, condensateur C3 ; rétroaction : résistances R1, R2 et condensateurs C4.
Diagramme d'application typique
Configuration des broches :
Schéma des broches de la puce
BST : L'extrémité de la broche du condensateur d'amorçage, qui élève en interne la borne d'alimentation positive du tube pilote MOSFET côté haut. Connecter un condensateur d'amplification entre la broche et le SW.
GND : broche de masse
FB : Entrée de rétroaction
SW : broche de commutation, doit être connectée à une diode Schottky à faible VF à proximité de la masse pour réduire les pointes de commutation.
VIN : broche d'alimentation, et connexion d'un condensateur pour stocker l'énergie et découpler.
EN : Placer cette broche à un niveau logique haut pour activer le circuit intégré.
Valeurs maximales absolues
| Paramètres | Gamme |
| Tension d'alimentation (VIN) | -0,3V~85V |
| Tension de commutation (VSW) | -0,3V~VIN(MAX)+0,3V |
| BST à SW | -0,3V~6,0V |
| Toutes les autres broches | -0,3V~6,0V |
| Puissance continue (TA=+25°C) | 0.568W |
| Température de jonction | 150℃ |
| Température du plomb | 260℃ |
| Température de stockage | -65℃~150℃ |
| Résistance thermique entre la jonction et le milieu ambiant (θJA) | 220℃/W |
| Résistance thermique entre la jonction et l'enveloppe (θJC) | 110℃/W |
Conditions de fonctionnement recommandées
| Paramètres | Gamme |
| Tension d'alimentation (VIN) | 4,5V ~ 80V |
| Tension de commutation (VSW) | 1V ~ 0,95*VIN |
| Température de fonctionnement | -40℃~85℃ |
Note 1 : La limite maximale signifie que la puce peut être endommagée si elle dépasse la plage de fonctionnement. Les paramètres électriques définissent les spécifications des paramètres CC et CA de l'appareil dans sa plage de fonctionnement et dans des conditions d'essai qui garantissent des indicateurs de performance spécifiques.
2. sélection des condensateurs
2.1 Sélection de la capacité d'entrée
L'objectif principal du condensateur d'entrée est de stocker de l'énergie et de filtrer, afin d'empêcher le module d'alimentation externe de ne pas fournir d'énergie lorsque la sortie nécessite un courant important, ce qui entraîne une baisse de la tension de sortie.
Les condensateurs d'entrée peuvent être électrolytiques, au tantale ou en céramique, et il est nécessaire d'ajouter un petit condensateur en céramique (0,1μF) pour placer la broche d'entrée de la puce à proximité. Lorsque vous utilisez des condensateurs céramiques, assurez-vous qu'ils ont des valeurs de capacité suffisantes pour empêcher l'entrée d'une ondulation de tension excessive.
Selon les exigences de conception, ILOAD est le courant de sortie de 0,8A, fs est la fréquence de commutation de 480KHZ, C1 est le condensateur d'entrée, Vout est la tension de sortie de 3,3V, VIN est la tension d'entrée de 40V~60V, et le condensateur d'entrée peut être électrolytique, au tantale ou en céramique. Lorsque la tension d'entrée est élevée, il est recommandé d'utiliser des condensateurs électrolytiques en aluminium comme condensateurs d'entrée, ce qui permet d'atténuer efficacement le pic de tension d'entrée causé par la mise sous tension à chaud. Afin de réduire le bruit potentiel, lors de l'utilisation de condensateurs électrolytiques, un petit condensateur céramique X5R ou X7R doit être placé aussi loin que possible. Par exemple, un condensateur céramique de 0,1uF/100V filtre les signaux à haute fréquence de la tension continue d'entrée.
Dans cet exemple, 47μF/100V+100nF/100V est utilisé comme condensateur d'entrée.
2.2 Sélection de l'inductance
La fonction principale de l'inductance de sortie est de stabiliser le courant de sortie et de stocker l'énergie. Le circuit de filtrage LC composé de l'inductance de sortie et de la capacité de sortie est principalement utilisé pour lisser la tension de sortie, de sorte que la tension de sortie soit un courant continu stable. Lors de la sélection de l'inductance de sortie, outre la taille de la valeur de l'inductance, il est nécessaire de prendre en compte la valeur du courant que l'inductance peut inhiber. Le courant nominal de l'inductance de sortie du convertisseur à interrupteur BUCK est au moins 1,2 fois le courant de sortie. Le courant d'ondulation inductif (ΔIL) est 30% du courant de charge. Pour la plupart des conceptions, la valeur de l'inductance peut être obtenue par la formule :
Formule :
Selon la formule, l'inducteur L peut choisir 22μH, et le courant nominal de l'inducteur est de 1A.
2.3 Sélection de la capacité de sortie
L est l'inductance du filtre de sortie, RESR est la valeur de la résistance série équivalente du condensateur de sortie et COUT est la valeur de la capacité de sortie. Pour le module d'alimentation à découpage, l'alimentation elle-même produira une ondulation de puissance cohérente avec la fréquence de découpage, toujours superposée à la puissance de sortie. L'ondulation de sortie sera également causée par la résistance interne du condensateur de sortie, qui charge et décharge constamment le condensateur de sortie, et le courant de charge aura une chute de tension aux deux extrémités du RESR du condensateur de sortie, ce qui produira une ondulation de sortie. Par conséquent, lors de la sélection du condensateur de sortie, essayez de choisir un condensateur céramique à puce avec un RESR plus petit au lieu d'un condensateur électrolytique. Plusieurs condensateurs sont également sélectionnés en parallèle pour réduire l'impédance de sortie. La réponse de la boucle de contrôle est plus rapide (COT), la fréquence de commutation est plus élevée ou la charge ne change pas beaucoup avec les condensateurs en céramique.
Il existe certaines différences entre les différents types de condensateurs, et pour les condensateurs céramiques, l'impédance à la fréquence de commutation est déterminée par la capacité. L'ondulation de la tension de sortie est principalement causée par la capacité. Pour simplifier, l'ondulation de la tension de sortie peut être estimée par la formule suivante :
Selon la formule de calcul, la capacité de sortie est de 2*22uF/10V+0,1uF/50V, et l'ondulation de sortie est d'environ 13mV (valeur crête à crête).
3. sélection de la diode Schottky
Lorsque l'interrupteur du tube supérieur est éteint, la diode de sortie est un courant inductif. Utilisez des diodes Schottky pour réduire la perte causée par la tension de conduction directe de la diode et la récupération inverse. Le courant moyen traversant la diode peut être estimé selon la formule suivante :
Lors du choix de la tension de la diode Schottky, la tension de claquage inverse VR doit être supérieure à 20% à 30% de la tension d'entrée maximale, et plus la tension est élevée, mieux c'est, plus la chute de tension directe VF de la diode Schottky est importante avec l'augmentation de la tension.
En résumé : dans cet exemple, nous pouvons choisir la diode Schottky SS18
4.Sélection de la résistance de rétroaction
Avec la sélection d'une résistance partielle de retour, le SSP9481 forme un circuit en boucle fermée en connectant une résistance de retour externe, stabilisant ainsi la sortie à une valeur de sortie définie. La tension de retour est obtenue par la tension partielle de R1 et R2, et la valeur de tension typique de VFB est de 0,812V.
Résistance de référence pour chaque tension de sortie
| Vout（V） | R1(KΩ) | R2(KΩ) |
| 1.8 | 64.9（1%） | 80.6（1%） |
| 2.5 | 23.7（1%） | 49.9（1%） |
| 3.3 | 16.2（1%） | 49.9（1%） |
| 5 | 23.7（1%） | 124（1%） |
Utiliser les valeurs de résistance recommandées dans le manuel.
5. Schéma final
6. Conception de la mise en page
(1) Le condensateur Vin doit être placé près de la broche Vin de la puce et de la masse du signal de la puce, autant que possible en une seule couche, car le courant d'entrée est discontinu et le bruit causé par l'inductance parasite a un effet négatif sur la résistance à la tension de la puce et de l'unité logique. Plus la boucle haute fréquence est petite, plus l'énergie du champ magnétique est faible.
(2) FB est la partie la plus sensible et la plus facilement perturbée de la puce, et c'est la cause la plus fréquente d'instabilité du système :
- La résistance FB est connectée à la broche FB le plus court possible pour réduire le couplage de bruit.
- Loin des sources de bruit, des points SW (nœuds de commutation), des inductances, des diodes (boucle non synchrone).
(3) Il n'est pas nécessaire de placer l'inducteur aussi près du circuit intégré que le condensateur d'entrée pour minimiser le bruit rayonné du nœud de commutation. En général, il n'est pas recommandé de placer du cuivre sous l'inducteur, car le courant de Foucault dans la couche de terre entraînera une diminution de l'inductance.
(4) Le condensateur du filtre de sortie est aussi proche que possible de l'inducteur. Plus la boucle haute fréquence est petite, plus l'énergie du champ magnétique est faible.
Figure 2.2
(5) Le point SW est la source de bruit, qui assure le courant tout en maintenant la zone aussi petite que possible, loin de la position sensible et facilement perturbée. La réduction de la surface du nœud et le remplacement de l'inducteur par un volume plus petit peuvent réduire l'intensité du champ électrique, comme le montre la figure：
7.Test
Test de la tension d'entrée
L'équipement utilisé pour ce test est le suivant : Oscilloscope numérique MSO5204 et multimètre de marque Puyuan.
Test d'ondulation de l'oscilloscope Paramètres :
Mode de couplage : Couplage AC,
limite de bande passante : 20M, stylo : X1.
Essai avec des ressorts de terre.
Source universelle oscilloscope numérique MSO5204
La figure suivante montre le diagramme de test de la tension de sortie à la mise sous tension. L'oscilloscope montre que la tension de sortie maximale est de 3,40 V, que le front ascendant de la tension de sortie est doux et qu'il n'y a pas d'oscillation ni de dépassement de tension.
Test de mise sous tension de la tension de sortie
La figure suivante montre l'ondulation de la tension de sortie lorsque la tension d'entrée est de 40V et que la charge est de 800mA. L'oscilloscope montre que la valeur crête à crête de l'ondulation est de 14,25 mV.
Diagramme de test de l'ondulation de sortie
La figure suivante montre l'ondulation de la tension de sortie lorsque la tension d'entrée est de 60V et que la charge est de 800mA. L'oscilloscope montre que la valeur crête à crête de l'ondulation est de 17,42 mV.
Diagramme de test de l'ondulation de sortie
D'après la forme d'onde du test réel, le pic d'ondulation de la tension de sortie est très proche du résultat calculé.
