01、简介
[为啥BUCK芯片EN都拉低了SW还在打波?] 文章中从群聊问题开始,分享了Buck芯片或Load Switch器件的输出放电功能。这里再简单回顾输出放电功能:输出放电功能,是指在开关电源(Switch Mode Power Supply)或电源开关(Load Switch)的输出端待机时将连接到输出线容量的电荷急剧放电的功能。
如果没有输出放电功能,待机或关机时无法抽出输出容量的电荷,输出电压会缓慢下降。输出电压缓慢下降时,可能会引起后级设备的误工作、电源时序不满足等。
另外,FPGA/SOC/CPU/GPU等设备可能会被要求下降的电源序列。在这些情况下,为了满足电源时序,需要活用加快输出电压下降的输出放电功能,需要设计成保护下降时序。
02、MP2143输出放电功能
上图所示,讨论的芯片是MPQ2143,支持输入电压2.5V~5.5V、最大负载电流3A、最低输出电压0.6V、默认开关频率1.2MHz、COT架构的BUCK转换器芯片,高边开关管是P-MOSFET(这个在2024年当下还是很少见了,多数基本都是N-MOSFET了),低边开关管是N-MOSFET。
上图所示,当使能EN引脚拉低时,SW引脚上还有打波,是给输出放电。我猜测,EN拉低后,应该只有低边N-MOSFET会有动作,高边P-MOSFET会直接关闭吧,因为如果高低边都继续有开关动作,那不就相当于正常工作状态了吗...但是,如果只有低边N-MOSFET动作,那随着输出电压越来越低,SW引脚上的波形应该与输出电压一样,在图中红色我划线的地方,应该有斜坡的...这点待讨论,有知道怎么回事的,可以留言讨论下。
03、MPQ2143 Soft-Start/Stop
曾有工程师留言问这种功能好还是不好?需要用到这种功能时,当然就好,但是应用时需要注意;具有独立的输出放电引脚的更好。下面是规格书中相关内容:MPQ2143具有内置软启动 (SS),可以恒定的转换速率提高输出电压 (VOUT),从而避免启动期间的过冲。软启动时间 (tSS) 通常约为 1.3ms。当通过 EN 禁用时,MPQ2143 会逐渐降低内部参考电压 (VREF) 以线性放电 VOUT。软停止功能仅在 EN 关闭时激活。
当输出放电时,降压转换器将能量传输到输入电压 (VIN)。如果输出电容非常高而输入电容很低,VIN 会上升并可能超过其绝对最大额定值 (6V)。
请参阅第 12 页的应用信息部分,以设计输入电容和输出电容,以确保在软停止期间安全运行。
04、MPQ2143 Output Capacitor /
高输出电容 (C2) 可能会在软停止期间引入损坏风险。在软停止期间,VIN 通过 C2 放电充电,如果 VIN 超过其绝对最大额定值 (6V),可能会发生损坏。为简化起见,C2 应满足以下条件:
例如,如果 VOUT = 3.3V,VIN = 5V,输入电容 C1 = 20μF,则 C2 应小于 20μF。
对于大于上述计算的 Output Capacitance 应用,请避免通过 EN 关断芯片,因为拉低EN就会触发Soft Stop功能。
所以,使用这类芯片是有注意事项的。最后,如果要回应标题,咱们还是不要简单地判定它好还是不好。童年时看电视剧一眼就能认出谁好谁坏,成年之后这个能力似乎丧失了,成年人的认知不应该是二元的好或者不好,人性是复杂的。一如你问性能和成本该怎么取舍,老板会告诉你,成年人两个都要,小孩子才做选择题。