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| アプリケーションノート4150
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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℃

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 |
1Ω |
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% |

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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