リファレンス回路 4152

2MHzのスイッチング周波数で動作するデュアルバックコンバータのMAX5073に対するリファレンスデザイン



このアプリケーションノートはスイッチング周波数を2MHzとしたデュアルのバックコンバータとしてMAX5073を使用する詳細なリファレンスデザインを示します。この設計はスペースが制約されるアプリケーションで使用することができます。その理由はスイッチング周波数を高くすることで、ボードで使用する受動部品は小型とすることができるためです。それに加えて、この電源ソリューションはAM無線帯域から外れるスイッチング周波数とする必要がある車載アプリケーションに使用することができます(合わせてロードダンプ保護も行います)。AM無線帯域には車載のメーター機器やインフォテイメントシステムなどがあります。
このリファレンスデザインの主要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

  • 入力電圧:5.5V~16V
  • コンバータ1の出力電圧 = 3.3V/2A (max)
  • コンバータ2の出力電圧 = 2.5V/1A (max)
  • 各コンバータのスイッチング周波数(fSW) = 2MHz
  • 使用環境温度(TA) = -40℃~+85℃

図1. MAX5073のリファレンスデザイン
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図1. MAX5073のリファレンスデザイン

このアプリケーションノートはスイッチング周波数を2MHzとしたデュアルのバックコンバータとしてMAX5073を使用する詳細なリファレンスデザインを示します。この設計はスペースが制約されるアプリケーションで使用することができます。その理由はスイッチング周波数を高くすることで、ボードで使用する受動部品は小型とすることができるためです。それに加えて、この電源ソリューションはAM無線帯域から外れるスイッチング周波数とする必要がある車載アプリケーションに使用することができます(合わせてロードダンプ保護も行います)。AM無線帯域には車載のメーター機器やインフォテイメントシステムなどがあります。
このリファレンスデザインの主要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

  • 入力電圧:5.5V~16V
  • コンバータ1の出力電圧 = 3.3V/2A (max)
  • コンバータ2の出力電圧 = 2.5V/1A (max)
  • 各コンバータのスイッチング周波数(fSW) = 2MHz
  • 使用環境温度(TA) = -40℃~+85℃

図1. MAX5073のリファレンスデザイン
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図1. MAX5073のリファレンスデザイン

表1. 部品表

Designator Value Description Part Footprint Manufacturer Quantity
C1 100µF/35V Capacitor EEVFK1V101P 8mm x 10.2mm Panasonic 1
C2, C3, C4, C17, C18 0.1µF/25V Capacitors GRM188R71E104KA01D 603 Murata 5
C5, C6, C7 22µF/6.3V Capacitors GRM31CR60J226KE19 1206 Murata 2
C8, C9 10µF/25V Capacitors GRM31CR61E106KA12 1206 Murata 1
C10, C12 2.2nF Capacitors GRM188R71H222JA01 603 Murata 2
C11 560pF Capacitor GRM188R71H561KA01 603 Murata 1
C13, C14 22pF Capacitors GRM1885C1H220JA01 603 Murata 2
C15 1nF Capacitor GRM18871H102KA01 603 Murata 1
C16 4.7µF/6.3V Capacitor GRM188R60J475KE19B 603 Murata 1
C19 0.22µF/10V Capacitor GRM188R71A224KA01 603 Murata 1
C20 0.01µF Capacitor GRM188R71H103KA01J 603 Murata 1
D1, D2 30V, 500mA Schottky diodes MBR0530 SOD123 ON Semiconductor 2
D3 40V, 3A Schottky diode MBRS340 SMC ON Semiconductor 1
D4 40V, 2A Schottky diode MBRS240 SMB ON Semiconductor 1
L1, L2 4.7µH Inductors IHLP2525-CZ 6.86mm x 6.47mm x 3.18mm Vishay 1
R1, R11 100kΩ Resistors SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 2
R2 6.8Ω Resistor SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 1
R3 4.7Ω Resistor SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 1
R4, R8, R10 1.18kΩ Resistors SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 3
R5, R9 27.4kΩ Resistors SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 2
R6 10kΩ Resistor SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 1
R7 12.7kΩ Resistor SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 1
R12 2.2Ω Resistor SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 1
R13 6.19kΩ Resistor SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 1
R14 8.76kΩ Resistor SMD, 1%, 0.125W 603 Vishay 1
U1 MAX5073 Dual buck converter MAX5073ETI+ 32-TQFN_EP (5mm x 5mm) Maxim 1


効率性能を示すボードから得られた実際の測定は表2表3に示されています。
表2. VOUT2をディセーブルにした効率データ
fSW = 2MHz, LOUT = 4.7µH, COUT = 22µF/6.3V (ceramic)

VIN (V) IIN (A) VOUT1 (V) IOUT1 (A) Efficiency (%)
14.007 0.065732 3.3371 0.1018 36.8973371
14.010 0.183690 3.3339 0.5122 66.3542117
14.005 0.267750 3.3321 0.8032 71.3722082
14.007 0.329490 3.3309 1.0112 72.9812485
14.005 0.449290 3.3298 1.4007 74.1230723
14.002 0.584520 3.3281 1.8203 74.0201375
14.001 0.650260 3.3267 2.0150 73.6279304


表3. VOUT1をディセーブルにした効率データ
fSW = 2MHz, LOUT = 4.7µH, COUT = 22µF/6.3V (ceramic)

VIN (V) IIN (A) VOUT2 (V) IOUT2 (A) Efficiency (%)
14.008 0.044533 2.5350 0.1075 43.6845979
14.008 0.067144 2.5337 0.2049 55.1967881
14.003 0.087638 2.5337 0.3010 62.1452787
14.004 0.109076 2.5337 0.4003 66.3986847
14.005 0.133680 2.5337 0.5122 69.3178710
14.005 0.155350 2.5338 0.6097 71.0058542
14.008 0.255976 2.5334 1.0001 70.6597037


安定性については各出力のボードプロットを図2図3に示します。これらの図は各出力の利得と位相の詳細を示しています。

図2. 3.3V/1.4AとしたVOUTPUTのボードプロット

図3. 2.5V/0.6AとしたVOUTPUTのボードプロット

 
Status:
Package:
Temperature:

MAX5073
パワーMOSFET内蔵、2.2MHz、デュアル出力バックまたはブーストコンバータ

  • 入力電源電圧範囲:4.5V~5.5V、または5.5V~23V
  • 出力電圧:0.8V (バック)~28V (ブースト)
  • パワーMOSFET内蔵の2つの独立した出力のDC-DCコンバータ