説明
多くのネットワークおよび電気通信のアプリケーションでは複数のレギュレートされた電源レイルがあります。これらの電源レイルの多くは大電流で、適度な大きさと効率、および優れた負荷過渡応答を提供する必要があります。この論文はスイッチング周波数を300kHzとしたデュアルバックコンバータのMAX5060を使用する詳細なリファレンス設計ソリューションを示します。 このリファレンス設計の主な仕様が詳細な回路図(図1)およびこのアプリケーションに必要とする部品表(表1)とともに下に示されています。
仕様
- VIN = 5.15V (-0.4V, +0.4V)
- VOUT1 = 1.2V ±48mV/IOUT1 = 0～8.5A (過渡を含む)
- コンバータ1の出力電圧リップル：12mVP-P
- コンバータ1の負荷過渡応答：10%～60%の負荷変動に対して18mVP-P
- VOUT2 = 3.3V ±132mV/IOUT2 = 0～4.4A (過渡を含む)
- コンバータ2の出力電圧リップル：27mVP-P
- コンバータ2の負荷過渡応答：10%～60%の負荷変動に対して40mVP-P
- コンバータ1とコンバータ2の複合効率：最大負荷で93.38%
- 温度範囲：-40℃～+85℃
図1. 5.1VでfSW = 295kHzの場合に1.2V/8.5Aおよび3.3V/4.4AのDC-DCコンバータを示すMAX5066のリファレンス設計
| Designator | Value | Description | Part | Footprint | Manufacturer | Quantity |
| C50, C71 | 4.7µF/6.3V | Capacitors | JMK107BJ475MA-T | 0603 | Taiyo Yuden | 2 |
| C60 | 470µF/6.3V | Capacitors | APXA6R3ARA471MHC0G | 3.1mm x 4.2mm x 2.2mm | Nippon Chemi-Con | 1 |
| C61, C62, C64, C72, C74, C75, C76, C77 | 10µF/10V | Capacitors | LMK212BJ106M | 0805 | Taiyo Yuden | 8 |
| C63, C73, C86, C87 | 1.0µF/16V | Capacitors | EMK107BJ105KA-T | 0603 | Taiyo Yuden | 4 |
| C65, C79 | 220nF/16V | Capacitors | EMK107BJ224MA-T | 0603 | Taiyo Yuden | 2 |
| C67, C68, C81, C83, C84 | 100nF/16V | Capacitors | EMK105BJ104KV-FR | 0402 | Taiyo Yuden | 5 |
| C69 | 100pF | Capacitor | UMK105CH180JW | 0402 | Taiyo Yuden | 1 |
| C70, C85 | 1.0µF/6.3V | Capacitors | JMK105BJ105KV | 0402 | Taiyo Yuden | 2 |
| C82 | OPEN | Capacitor | OPEN | 0402 | OPEN | 1 |
| L60, L61 | 2.3µH | Inductors | MVR1278 | 7.8mm x 11.5mm | Coilcraft | 2 |
| Q60, Q61 | n-channel 30V | nMOSFETs | SI7114DN | PowerPAK 1212-8 | Vishnay-Siliconix | 2 |
| Q62, Q63, Q64 | n-channel 20V | nMOSFETs | SI7114DN | PowerPAK 1212-8 | Vishnay-Siliconix | 3 |
| R60, R72 | 1Ω | Resistors | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 2 |
| R62, R73, R74, R75, R76, R77 | 0.01Ω | Resistors | RL1220T, 250mW | 0805 | Susumu | 6 |
| R62, R73, R74, R75, R76, R77 | 0.01Ω | Resistors | RL1220T, 250mW | 0805 | Susumu | 6 |
| R64 | 0.039Ω | Resistor | RL1220T, 250mW | 0805 | Susumu | 1 |
| R65 | 1.2kΩ | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| R66 | 3.3kΩ | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| R67, R83 | 1MΩ | Resistors | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 2 |
| R69 | 43kΩ | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| R70 | 4.7kΩ | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| R71 | 41.2Ω | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| R78 | 0.027Ω | Resistor | RL1220T, 250mW | 0805 | Susumu | 1 |
| R79 | 910Ω | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| R80 | 22kΩ | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| R81 | 20kΩ | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| R82 | 100kΩ | Resistor | SMD, 1%, 63mW | 0402 | Vishay | 1 |
| D60, D61 | 30V/200mA | Schottky Diodes | RB521S30T1 | SOD-523 | ON Semiconductor | 2 |
| D62, D63 | 30V/30mA | Schottky Diodes | RB751 | SOD-523 | ON Semiconductor | 2 |
| U60 | MAX5066 | PWM Controller | MAX5066AUI | 28-TSSOP-EP | Maxim | 1 |
各レギュレータに対する効率データは表2にまとめられ、図2に示すように両方の出力とも高効率を示しています。
<tbody style-"font-size:="" 10px"="">| VIN(V) | IIN(A) | VOUT1(V) | IOUT1(A) | VOUT2(v) | IOUT2(A) | Efficiency (%) |
| 5.1402 | 5.0780 | 1.1814 | 8.5008 | 3.2558 | 4.4016 | 93.38% |
| 5.1347 | 4.5728 | 1.1853 | 72.6491 | 3.2636 | 3.96 | 95.73% |
| 5.361 | 4.0605 | 1.1891 | 6.8012 | 3.2713 | 3.5244 | 95.06% |
| 5.1500 | 3.5440 | 1.1928 | 5.9558 | 3.2791 | 3.0836 | 94.32% |
| 5.1441 | 3.0432 | 1.1967 | 5.1030 | 3.2870 | 2.6435 | 94.54% |
| 5.1497 | 2.5398 | 1.2005 | 4.2507 | 3.2948 | 2.2086 | 94.65% |
| 5.1522 | 2.0337 | 1.2044 | 3.3988 | 3.3030 | 1.7608 | 94.57% |
| 5.1490 | 1.5407 | 1.2083 | 4.2557 | 3.3111 | 1.3232 | 94.15% |
| 5.1465 | 1.0441 | 1.2122 | 1.7073 | 3.3194 | 0.8815 | 92.97% |
| 5.380 | 0.5472 | 1.2163 | 0.8455 | 3.3279 | 0.4419 | 88.88% |
図2. 総合効率が総合出力電力の関数として示されています。
図3と図4ではコントローラの出力電圧がその出力負荷電流に対して示されています。
図3. 1番目のコントローラの出力電圧対出力負荷電流
図4. 2番目のコントローラの出力電圧対出力負荷電流
各レギュレータ出力の負荷過渡応答性能は図5と図6に示されています。
図5. 負荷を0.85Aと5.1Aの間で変化させた1.2Vの過渡応答は10µsの期間に18mVの大きさを示しています。
図6. 負荷を0.44Aと2.64Aの間で変化させた3.3Vの過渡応答は10µsの期間に40mVの大きさを示しています。
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