摘要：本参考设计提供了一个利用MAX5060电流模式、降压型电源控制器实现大电流应用中的无损电流检测设计方案。设计采用电感的等效串联电阻(DCR)进行电流检测，可以省去检流电阻的功耗。
概述
目前，大多数数据处理单元需要从电源消耗更大的电流，以满足更高的处理速度。这些应用中，无损电流检测以及地电位偏差对于精确控制输出电压、输出电流非常关键。
MAX5060 PWM降压电源控制器利用平均电流模式控制技术跟踪负载电流，器件采用差分检测技术精确控制输出电压。本参考设计中利用电感的等效串联电阻(DCR)检测电流，省去了检流电阻的功耗。
本参考设计提供了一个大电流(30A)电源设计方案，具有较高的系统效率和良好的负载调节，以下给出了完整的电路原理图、材料清单(BOM)、效率测量及测试结果。
规格与设计步骤
参考设计能够达到以下技术指标。
输入电压：12V ±10%
输出电压：1.5V
输出电流：30A
输出纹波：±15mV
输入纹波：±250mV
效率：> 88%，负载为满负荷的一半(15A)
开关频率：275kHz
电路板外形尺寸：5cm × 3.3cm
参考设计原理图如图1所示，元件清单如表1所示，设计中MAX5060采用降压配置。
详细图片(PDF, 100kB)
图1. MAX5060降压转换器原理图(FSW = 275kHz)
表1. 元件清单 DesignatorDeSCRJPTionCommentFootprintManufacturerQuantityValueC1, C20 CapacitorGRM1555C1H101JZ01D402Murata2100pFC2CapacitorGRM155R71E223KA61D402Murata122nFC3CapacitorGRM155R71H682KA88D402Murata16.8nFC4CapacitorGRM1555C1H470JZ01D402Murata147pFC5CapacitorGRM155R61A224KE19D402Murata10.22µFC6, C12 CapacitorGRM155R61A474KE15D402Murata20.47µFC7, C8, C9, C18CapacitorGRM188R71A105KA61D402Murata41µFC10, C11 CapacitorGRM32ER71C226KE18L1210Murata222µF/16VC13, C14CapacitorGRM32ER60J107ME20L1210Murata1100µF/6.3VD1Schottky DiodeCMHSH5-2LSOD123Central Semiconductor120V, 500mA SchottkyD2Schottky DiodeUPS835LE3POWERMITE3Microsemi135V, 8A Schottky RectifierLInductorT5060 (0.6µH)T5060_Falco_InductorFalco10.6µHR1ResistorRes1402Multisource11.7kΩR3, R16 ResistorRes1402Multisource212.7kΩR4, R21ResistorRes1402Multisource24.99kΩR5, R20 ResistorRes1402Multisource2100kΩR6ResistorRes1402Multisource1226kΩR7ResistorRes1402Multisource1OpenR8, R19ResistorRes1402Multisource210kΩR9ResistorRes1402Multisource10R10 ResistorRes1402Multisource15.6kΩR11 ResistorRes1402Multisource11ΩR12ResistorRes1402Multisource12.2ΩR13, R22ResistorRes1402Multisource2715ΩR14 ResistorRes1402Multisource11.82ΩR15, R18 ResistorRes1402Multisource222ΩR17ResistorRes1402Multisource18.45kΩU1PWM ControllerMAX506028-TQFN-EPMaxim1—
效率曲线
图2给出了参考设计的效率与负载电流的关系曲线，图3给出了负载调节参数曲线。
图2. 负载电流与转换器效率的关系曲线，VIN = 12V。
图3. 负载电流与转换器输出电压的关系曲线，VIN = 12V。
实验结果
图4至图7给出了不同输入条件下，转换器输出电压与负载电流的对应关系曲线。
图4. 转换器波形，VIN = 12V、IOUT = 30A。
VIN = 12V、IOUT = 2 × 15A
Ch1：输出电流(2倍)
Ch2：输出电压
Ch3：输入电压
Ch4：高边MOSFET栅极驱动
图5. 输入和输出纹波，VIN = 12V、IOUT = 30A。
VIN = 12V、IOUT = 2 × 15A
Ch2：输出电压纹波
Ch3：输入电压纹波
图6. 电源瞬态响应
VIN = 0至12V，IOUT = 2 × 15A
Ch2：输出电压
Ch3：输入电压
图7. 负载瞬态响应
VIN = 12V、IOUT = 1A至7A
Ch1：输出电流瞬变(1A至7A)
Ch2：输出电压纹波
针对该应用开发的电路板如图8所示。
图8. MAX5060降压参考电路板，四层板。
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