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アプリケーションノート4150

高性能アプリケーションのためのMAX5066を用いるリファレンス設計

要約:高性能デュアルバックレギュレータのMAX5066は卓越した性能を提供します。このアプリケーションのリファレンス設計は完全な回路図、部品表、および負荷過渡応答のオシロスコープ波形付きで詳細なソリューションが描かれています。

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℃
Figure 1. MAX5066 reference design showing DC-DC converters of 1.2V/8.5A and 3.3V/4.4A from 5.1V; fSW = 295kHz.
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

表1. 部品表
Designator Value Description Part Footprint Manufacturer Quantity
C50, C71 4.7µF/6.3V Capacitors JMK107BJ475MA-T 0603 Taiyo Yuden 2
C60 470µF/6.3V Capacitor 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
C66, C80 4.7nF/16V Capacitors TMK105BJ472KV-F 0402 Taiyo Yuden 2
C67, C68, C81, C83, C84 100nF/16V Capacitors EMK105BJ104KV-FR 0402 Taiyo Yuden 5
C69 18pF Capacitor UMK105CH180JW 0402 Taiyo Yuden 1
C70, C85 1.0µF/6.3V Capacitors JMK105BJ105KV 0402 Taiyo Yuden 2
C78, C88 470µF/2.5V Capacitors APXE2R5ARA471MF80G 1.9mm x 3.5mm x 1.6mm Nippon Chemi-Con 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 Vishay-Siliconix 2
Q62, Q63, Q64 n-channel 20V nMOSFETs SI7106DN PowerPAK 1212-8 Vishay-Siliconix 3
R60, R72 Resistors SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 2
R62, R63, 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
R68, R84, R85 1kΩ Resistors SMD, 1%, 63mW 0402 Vishay 3
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 100Ω 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。

表2. 効率データ
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 7.6491 3.2636 3.9652 93.73%
5.1361 4.0605 1.1891 6.8012 3.2713 3.5244 94.06%
5.1500 3.5440 1.1928 5.9558 3.2791 3.0836 94.32%
5.1441 3.0423 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 2.5557 3.3111 1.3232 94.15%
5.1465 1.0441 1.2122 1.7073 3.3194 0.8815 92.97%
5.1380 0.5472 1.2163 0.8455 3.3279 0.4419 88.88%

Figure 2. Global efficiency is shown as a function of total output power.
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。

Figure 3. The first controller's output voltage versus its output load current.
図3. 1番目のコントローラの出力電圧対出力負荷電流

Figure 4. The second controller's output voltage versus its output load current.
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図6に示されています。

Figure 5. A transient of 1.2V with a load varying between 0.85A and 5.1A in 18mV steps over a period of 10µs.
図5. 負荷を0.85Aと5.1Aの間で変化させた過渡応答は10µsの期間に18mVの大きさを示しています。

Figure 6. A transient of 3.3V with a load varying between 0.44A and 2.64A in 40mV steps over a period of 10µs.
図6. 負荷を0.44Aと2.64Aの間で変化させた過渡応答は10µsの期間に40mVの大きさを示しています。


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