MCP1630

可 用 单 片 机 控 制 的 高 速 脉 宽 调 制 器 特 性 高 速 PWM 操 作 ( 电 流 检 测 至 输 出 有 12 ns 延 时 ) 工 作 温 度 范 围 : - -4 C 至 125 C 精 确 峰 值 电 流 限 制 (±5%)(MCP163) 电 压 模 式 和 平 均 电 流 模 式 控 制 (MCP163V) CMOS 输 出 驱 动 器 ( 直 接 驱 动 MOSFET 驱 动 器 或 低 端 N 沟 道 MOSFET ) ( 从 PICmicro 单 片 机 输 入 的 ) 外 部 振 荡 器 外 部 参 考 电 压 输 入 ( 适 用 于 输 出 电 压 或 电 流 可 调 的 应 用 ) 峰 值 电 流 模 式 的 工 作 频 率 >1 MHz 低 工 作 电 流 :2.8 ma ( 典 型 值 ) 快 速 输 出 上 升 和 下 降 时 间 :5.9 ns 和 6.2 ns 欠 压 锁 定 (Undervoltage Lockout, UVLO) 保 护 输 出 短 路 保 护 过 温 保 护 应 用 智 能 电 源 系 统 智 能 电 池 充 电 器 多 路 输 出 / 多 相 位 转 换 器 输 出 电 压 调 整 交 流 功 率 因 数 校 正 ( 可 通 过 PICmicro 单 片 机 编 程 和 校 准 的 )VID 性 能 升 压 / 降 压 / 降 压 - 升 压 /SEPIC/ 反 激 拓 扑 结 构 / 独 立 变 换 器 并 联 电 源 相 关 文 档 MCP163 NiMH Demo Board User s Guide, Microchip Technology Inc.,DS5155,24 MCP163 Low-Cost Li-Ion Battery Charger User s Guide, Microchip Technology Inc., DS51555,25 MCP163 Li-Ion Multi-Bay Battery Charger User s Guide, Microchip Technology Inc., DS51515, 25 MCP163 Dual Buck Demo Board User s Guide,Microchip Technology Inc.,DS51531, 25 概 述 MCP163/V 是 可 用 来 开 发 智 能 电 源 的 一 种 高 速 脉 宽 调 制 器 (Pulse Width Modulator, PWM) 当 与 单 片 机 (Microcontroller, MCU) 一 起 使 用 时, MCP163/V 控 制 电 源 系 统 的 占 空 比 以 提 供 稳 定 的 输 出 电 压 或 电 流 单 片 机 用 来 调 整 输 出 电 压 或 电 流 开 关 频 率 最 大 占 空 比 以 及 使 得 电 源 系 统 更 智 能 化 典 型 应 用 包 括 : 智 能 电 池 充 电 器 智 能 电 源 系 统 砖 式 直 流 - 直 流 转 换 器 交 流 功 率 因 数 校 正 多 路 输 出 电 源 及 多 相 电 源 等 MCP163/V 输 入 端 口 容 易 与 单 片 机 的 I/O 口 相 连 单 片 机 为 MCP163/V 提 供 了 振 荡 器 和 参 考 电 压 从 而 使 电 源 系 统 变 得 更 灵 活 和 可 调 节 电 源 系 统 的 开 关 频 率 和 最 大 占 空 比 由 单 片 机 的 I/O 口 设 置 参 考 输 入 可 以 是 外 部 输 入 一 个 数 模 转 换 器 (D/A Conventer, DAC) 的 输 出 或 者 仅 仅 是 单 片 机 的 I/O 输 出 这 使 得 电 源 系 统 可 采 用 许 多 外 部 信 号 和 变 量 进 行 调 整 以 优 化 性 能 及 便 于 校 准 当 在 电 流 模 式 工 作 时, 设 置 精 确 的 峰 值 电 流 限 制 由 于 比 较 器 速 度 很 快 ( 典 型 值 :12 ns), 与 其 他 高 速 脉 宽 调 制 控 制 器 相 比, MCP163 能 在 较 宽 的 输 入 电 压 范 围 内 严 格 限 制 最 大 开 关 电 流 对 于 电 压 模 式 或 平 均 电 流 模 式 的 应 用,MCP163V 为 外 部 斜 坡 电 压 提 供 了 更 大 的 变 化 范 围 其 他 保 护 特 性 包 括 : 欠 压 锁 定 过 温 保 护 和 过 流 保 护 封 装 类 型 8 引 脚 DFN (2 mm x 3mm) COMP FB CS OSC IN 1 2 3 4 8 7 6 5 V REF V EXT GND COMP FB CS OSC IN 8 引 脚 MSOP 1 2 3 4 8 7 6 5 V REF V EXT GND 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 1 页

功 能 框 图 MCP163 MCP163 高 速 PWM 过 温.1 µa UVLO OSC IN V EXT 注 S Q GND CS COMP.1 µa 比 较 器 - R Q 1 kω FB V REF - EA 2R R 2.7V 钳 位 电 压 锁 存 器 真 值 表 S R Q Qn 1 1 1 1 1 1 注 : 在 过 温 情 况 下, V EXT 引 脚 是 高 阻 态 DS21896B_CN 第 2 页 25 Microchip Technology Inc.

功 能 框 图 MCP163V MCP163V 高 速 PWM 过 温.1 µa UVLO OSC IN V EXT 注 S Q GND CS COMP.1 µa 比 较 器 R Q 1 kω FB V REF EA 锁 存 器 真 值 表 S R Q Qn 1 1 2.7V 钳 位 电 压 1 1 1 1 注 : 在 过 温 情 况 下, V EXT 引 脚 是 高 阻 态 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 3 页

典 型 应 用 电 路 MCP163 MCP163 镍 氢 电 池 充 电 器 和 电 量 计 应 用 电 路 C c V BATT 8V 至 15V 输 入 电 压 SEPIC 转 换 器 4 节 镍 氢 电 池 5V 偏 置 电 压 Cin Cout 5.7V MCP163 COMP V EXT FB OSC IN CS V REF GND 1:1 N 沟 道 MOSFET I SW I BATT V BATT 5V 偏 置 电 压 MCP17 3.V SOT23 PIC16LF818 PWM OUT V DD A/D 3V V V DD 1/2 MCP642 I 2 C 到 系 统 A/D 1/2 MCP642 V DD DS21896B_CN 第 4 页 25 Microchip Technology Inc.

典 型 应 用 电 路 MCP163V 用 于 4 节 串 联 锂 离 子 电 池 的 双 向 电 源 转 换 器 / 电 池 充 电 器 双 向 降 压 / 升 压 4 节 锂 电 池 组 升 压 L 降 压 降 压 开 关 电 池 保 护 开 关 DC 总 线 电 压 C IN 升 压 开 关 C OUT 保 险 丝 PS51 Vbatt - V SENSE 同 步 FET 驱 动 器 SM 总 线 电 池 保 护 和 监 控 -Vbatt V 至 2.7V DC 总 线 V REF MCP163V CompV REF FB CS V EXT OSC GND (1/2)MCP621 GND I SENSE R SENSE 2.5V REF 充 电 电 流 环 路 (1/2)MCP621 DC 总 线 电 压 环 路 PIC16F88 SMBus I REF 电 压 (PWM) 滤 波 器 (1/2)MCP621 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 5 页

1. 电 气 特 性 绝 对 最 大 额 定 值 注 : 如 果 器 件 运 行 条 件 超 过 上 述 各 项 绝 对 最 大 额 定 值, 可 能 对 器 件 造 成 永 久 性 损 坏 上 述 参 数 仅 是 运 行 条 件 的 极 大 值, 我 们 不 建 议 使 器 件 运 行 在 超 过 或 在 技 术 规 范 以 外 的 条 件 下 器 件 长 时 间 工 作 在 绝 对 最 大 极 限 条 件 下, 其 稳 定 性 可 能 受 到 影 响 V DD...6.V 任 意 引 脚 上 的 最 大 电 压...(V GND -.3)V 至 (.3)V V EXT 短 路 电 流... 内 部 限 制 存 储 温 度... -65 C 至 15 C 最 大 结 温 T J...15 C 持 续 工 作 温 度 范 围... -4 C 至 125 C 所 有 引 脚 上 的 ESD 保 护, 人 体 模 型... 3kV 交 流 / 直 流 特 性 电 器 特 性 : 除 非 另 有 说 明, = 3.V 至 5.5V, 当 占 空 比 为 1% 时, F OSC = 1 MHz, C IN =.1 µf, ( 典 型 值 ) =5.V, T A = -4 C 至 125 C 参 数 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 条 件 输 入 电 压 输 入 工 作 电 压 3. 5.5 V 输 入 静 态 电 流 I( ) 2.8 4.5 ma I EXT =ma, F OSC IN =Hz 振 荡 器 输 入 外 部 振 荡 器 范 围 F OSC 1 MHz 注 1 振 荡 器 高 电 平 时 间 最 小 值 振 荡 器 低 电 平 时 间 最 小 值 T OH _MIN. T OL _MIN. 1 ns 振 荡 器 上 升 时 间 T RISE.1 1 µs 注 2 振 荡 器 下 降 时 间 T FALL.1 1 µs 注 2 振 荡 器 输 入 低 电 平 V L.8 V 振 荡 器 输 入 高 电 平 V H 2. V 振 荡 器 输 入 电 容 C OSC 5 pf 外 部 参 考 电 压 输 入 参 考 电 压 输 入 V REF V 注 2, 注 3 误 差 放 大 器 输 入 失 调 电 压 V OS -4.1 4 mv 误 差 放 大 器 PSRR PSRR 8 99 db =3.V 至 5.V, V CM =1.2V 共 模 输 入 范 围 V CM GND -.3 V 注 2, 注 3 共 模 抑 制 比 8 db =5V, V CM =V 至 2.5V 开 环 电 压 增 益 A VOL 85 95 db R L =5kΩ 至 /2, 1 mv < V EAOUT < - 1 mv, V CM =1.2V 低 电 平 输 出 V OL 25 GND 5 mv RL = 5 kω 至 /2 增 益 带 宽 积 GBWP 3.5 MHz =5V 误 差 放 大 器 灌 电 流 I SINK 5 11 ma =5V, V REF =1.2V, V FB =1.4V, V COMP =2.V 误 差 放 大 器 拉 电 流 I SOURCE -2-9 ma =5V, V REF =1.2V, V FB =1.V, V COMP =2.V, 绝 对 值 注 1: 更 高 的 工 作 频 率 由 所 需 最 小 和 最 大 的 占 空 比 决 定 2: 用 于 特 性 测 试 的 外 部 振 荡 器 输 入 (OSC IN 引 脚 ) 的 上 升 和 下 降 时 间 在 1 ns 和 1 µs 之 间 信 号 电 平 在.8V 和 2.V 之 间, 在 最 小 值 和 最 大 值 的 1% 到 9% 之 间 测 试 上 升 和 下 降 时 间 未 经 产 品 测 试 3: 内 部 放 大 器 的 参 考 输 入 能 轨 对 轨 工 作 DS21896B_CN 第 6 页 25 Microchip Technology Inc.

交 流 / 直 流 特 性 ( 续 ) 电 器 特 性 : 除 非 另 有 说 明, = 3.V 至 5.5V, 当 占 空 比 为 1% 时, F OSC = 1 MHz, C IN =.1 µf, ( 典 型 值 ) =5.V, T A = -4 C 至 125 C 参 数 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 条 件 检 测 电 流 输 入 MCP163 的 最 大 检 测 电 流 信 号 V CS_MAX.85.9.95 V 设 置 为 误 差 放 大 器 钳 位 电 压 除 以 3 MCP163 从 CS 到 V EXT 的 延 迟 时 T CS_VEXT 12 25 ns 间 最 大 检 测 电 流 信 号 MCP163V V CS_MAX 2.55 2.7 2.85 V > 4.25V CS 的 最 大 输 入 值 由 比 较 器 共 模 电 压 输 入 范 围 限 制 V CS_MAX = -1.4V MCP163V 的 最 小 占 空 比 DC MIN % V FB =V REF.1V, V CS =GND 电 流 检 测 输 入 偏 置 电 流 I CS_B -.1 µa =5V 内 部 驱 动 器 R DSON P 沟 道 R DSon_P 1 3 Ω R DSON N 沟 道 R DSon_N 7 3 Ω V EXT 上 升 时 间 T RISE 5.9 18 ns 当 =3V 时, C L = 1 pf ( 典 型 值 ) V EXT 下 降 时 间 T FALL 6.2 18 ns 当 =3V 时, C L = 1 pf ( 典 型 值 ) 保 护 特 性 欠 压 锁 定 UVLO 2.7 3. V 在 欠 压 锁 定 时, 下 降, V EXT 为 低 电 平 欠 压 锁 定 迟 滞 UVLO _HYS 5 75 15 mv 热 关 断 T SHD 15 C 热 关 断 迟 滞 T SHD_HYS 18 C 注 1: 更 高 的 工 作 频 率 由 所 需 最 小 和 最 大 的 占 空 比 决 定 2: 用 于 特 性 测 试 的 外 部 振 荡 器 输 入 (OSC IN 引 脚 ) 的 上 升 和 下 降 时 间 在 1 ns 和 1 µs 之 间 信 号 电 平 在.8V 和 2.V 之 间, 在 最 小 值 和 最 大 值 的 1% 到 9% 之 间 测 试 上 升 和 下 降 时 间 未 经 产 品 测 试 3: 内 部 放 大 器 的 参 考 输 入 能 轨 对 轨 工 作 温 度 特 性 电 气 特 性 : = 3.V 至 5.5V, 当 占 空 比 为 1% 时, F OSC = 1 MHz, C IN =.1 µf 时, T A =-4 C 至 125 C 参 数 符 号 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 条 件 温 度 范 围 工 作 结 温 范 围 T A -4 125 C 稳 态 存 储 温 度 范 围 T A -65 15 C 最 大 结 温 T J 15 C 瞬 态 热 封 装 阻 抗 热 阻, 8 引 脚 DFN (2 mm x 3mm) θ JA 5.8 C/W 带 有 两 个 相 互 连 接 口 的 典 型 4 层 板 热 阻, 8 引 脚 MSOP θ JA 28 C/W 典 型 4 层 板 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 7 页

2. 典 型 性 能 曲 线 注 : 以 下 图 表 来 自 有 限 数 量 样 本 的 统 计 结 果, 仅 供 参 考 所 列 出 的 性 能 特 性 未 经 测 试, 我 们 不 能 保 证 一 些 图 表 中 列 出 的 数 据 可 能 超 出 规 定 的 工 作 范 围 ( 如 超 出 了 规 定 的 电 源 电 压 范 围 ), 因 此 不 在 担 保 范 围 注 : 除 非 另 有 说 明, = 3.V 至 5.5V, 当 占 空 比 为 1% 时,F OSC = 1 MHz,C IN =.1 µf, ( 典 型 值 )= 5.V, T A =-4 C 至 125 C VIN Quiescent Current (ma) 3.5 3 2.5 2 1.5 1.5 F OSC IN = DC T A = - 4 C T A = 125 C T A = 25 C Amplifier Input Bias Current (pa) 7 6 5 4 3 2 1-1 V CM = TA = 125 C T A = 85 C T A = 25 T A = - 4 C 图 2-1: 线 输 入 静 态 电 流 输 入 电 压 曲 图 2-4: 误 差 放 大 器 输 入 偏 置 电 流 输 入 电 压 曲 线 VIN Quiescent Current (ma) 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1.5 FOSC IN = 1 MHz TA = - 4 C TA = 125 C T A = 25 C Amplifier Sink Current (ma) 18 16 14 12 1 8 6 4 2 T A = - 4 C T A = 25 C T A = 125 C 图 2-2: 线 输 入 静 态 电 流 输 入 电 压 曲 图 2-5: 压 曲 线 误 差 放 大 器 灌 电 流 输 入 电 Amplifier Gain (db) 2-2 -4-6 -8-1 -12 Gain V REF = 2V RLOAD = 4.7 kω C LOAD = 67 pf Phase 25 2 15 1-14 1 1M 5M 1 1M 5 Amplifier Phase Shift (degrees) Amplifier Source Current (ma) -2-4 -6-8 -1-12 -14 T A = 125 C T A = 25 C T A = - 4 C Frequency (Hz) 图 2-3: 误 差 放 大 器 频 率 响 应 曲 线 图 2-6: 压 曲 线 误 差 放 大 器 拉 电 流 输 入 电 DS21896B_CN 第 8 页 25 Microchip Technology Inc.

注 : 除 非 另 有 说 明, = 3.V 至 5.5V, 当 占 空 比 为 1% 时,F OSC = 1 MHz,C IN =.1 µf, ( 典 型 值 )= 5.V, T A =-4 C 至 125 C VEXT Rise Time (ns) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 T A = 25 C T A = 125 C TA = - 4 C C L = 1 pf CS Clamp Voltage (V).9.899.898.897.896.895 T A = - 4 C T A = 125 C TA = 25 C 图 2-7: 线 V EXT 上 升 时 间 输 入 电 压 曲 图 2-1: 电 流 检 测 钳 位 电 压 输 入 电 压 曲 线 (MCP163) VEXT Fall Time (ns) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 T A = 125 C TA = - 4 C T A = 25 C C L = 1 pf UVLO Threshold (V) 2.96 2.94 Turn On Threshold 2.92 2.9 2.88 Turn Off Threshold 2.86 2.84-4 -25-1 5 2 35 5 65 8 95 11 125 Ambient Temperature ( C) 图 2-8: 线 V EXT 下 降 时 间 输 入 电 压 曲 图 2-11: 欠 压 锁 定 温 度 曲 线 CS to VEXT delay (ns) 25 2 15 1 5 TA = 25 C TA = 125 C TA = - 4 C EXT Output N-Channel R DSON (ohms) 12 1 8 6 4 2 T A = 25 C T A = 125 C T A = - 4 C 图 2-9: 电 流 检 测 到 V EXT 的 延 迟 时 间 输 入 电 压 曲 线 (MCP163) 图 2-12: EXT 输 出 N 沟 道 R DSON 输 入 电 压 曲 线 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 9 页

注 : 除 非 另 有 说 明, = 3.V 至 5.5V, 当 占 空 比 为 1% 时,F OSC = 1 MHz,C IN =.1 µf, ( 典 型 值 )= 5.V, T A =-4 C 至 125 C EXT Output P-Channel RDSON (Ohms) 18 16 14 12 1 8 6 4 2 T A = 125 C T A = 25 C T A = - 4 C Maximum CS Input (V) 3 2.7 2.4 2.1 1.8 1.5 CS Common Mode Input Range T A = 25 C 3 3.5 4 4.5 5 5.5 图 2-13: EXT 输 出 P 沟 道 R DSON 输 入 电 压 曲 线 图 2-16: 电 流 检 测 共 模 电 压 输 入 范 围 输 入 电 压 曲 线 (MCP163V) Error Amp Input Offset Voltage (µv) -5-1 -15-2 -25 T A = 125 C T A = 25 C T A = - 4 C V CM IN = V CS to VEXT Delay (ns) 3 25 2 15 1 5 TA = -4 C TA = 125 C TA = 25 C 图 2-14: 误 差 放 大 器 输 入 失 调 电 压 输 入 电 压 曲 线 图 2-17: 电 流 检 测 到 V EXT 的 延 迟 输 入 电 压 曲 线 (MCP163V) Error Amp Input Offset Voltage (µv) 15 1 5-5 -1-15 -2 T A = 125 C T A = 25 C TA = - 4 C VCM IN = 1.2V 图 2-15: 误 差 放 大 器 输 入 失 调 电 压 输 入 电 压 曲 线 DS21896B_CN 第 1 页 25 Microchip Technology Inc.

3. MCP163 引 脚 说 明 表 3-1 中 列 出 了 器 件 引 脚 的 功 能 表 3-1: 引 脚 功 能 表 DFN/MSOP 名 称 功 能 说 明 1 COMP 误 差 放 大 器 输 出 引 脚 2 FB 误 差 放 大 器 反 相 输 入 3 CS 电 流 检 测 输 入 引 脚 (MCP163) 或 电 压 斜 坡 输 入 引 脚 (MCP163V) 4 OSC IN 振 荡 器 输 入 引 脚 5 GND 接 地 引 脚 6 V EXT 外 部 驱 动 器 输 出 引 脚 7 输 入 偏 置 引 脚 8 V REF 参 考 电 压 输 入 引 脚 3.1 误 差 放 大 器 输 出 引 脚 (COMP) COMP 是 内 部 误 差 放 大 器 输 出 引 脚 为 了 控 制 回 路 稳 定 性, 在 FB 引 脚 和 COMP 引 脚 之 间 连 接 了 外 部 补 偿 电 路 内 部 电 压 钳 位 二 极 管 是 用 来 限 制 COMP 引 脚 的 最 大 电 压 为 2.7V( 典 型 值 ) 这 个 钳 位 电 压 通 过 在 峰 值 电 流 控 制 模 式 中 设 定 CS 端 的 最 大 输 入 值 来 设 定 开 关 电 源 系 统 的 峰 值 电 流 3.2 误 差 放 大 器 反 相 输 入 引 脚 (FB) FB 引 脚 是 内 部 误 差 放 大 器 反 相 输 入 引 脚 为 了 调 整 电 源, 输 出 的 电 压 或 电 流 通 过 检 测 后 反 馈 到 FB 引 脚 采 用 了 反 相 或 负 反 馈 电 路 3.3 电 流 检 测 输 入 引 脚 (CS) CS 引 脚 是 电 流 检 测 输 入 引 脚, 用 于 峰 值 电 流 模 式 转 换 器 的 逐 个 周 期 控 制 MCP163 通 常 用 于 电 流 检 测 的 应 用 中, 用 来 减 小 电 流 检 测 信 号 从 而 降 低 功 耗 在 电 压 模 式 或 平 均 电 流 模 式 的 应 用 中, 用 一 个 斜 坡 电 压 与 误 差 放 大 器 输 出 电 压 比 较, 从 而 产 生 PWM 占 空 比 在 要 求 更 高 信 号 电 平 的 应 用 中,MCP163V 可 将 最 大 电 平 从.9V (MCP163) 增 加 到 2.7V (MCP163V) MCP163V CS 输 入 的 共 模 电 压 范 围 是 - 1.4V PWM 正 常 工 作 时,CS 输 入 应 一 直 小 于 等 于 - 1.4V 3.5 接 地 引 脚 (GND) 连 接 电 路 的 接 地 端 到 GND 引 脚 在 大 多 数 应 用 中, 这 个 引 脚 应 被 连 接 到 模 拟 或 干 扰 极 小 的 地 平 面 地 平 面 的 噪 声 会 影 响 CS 输 入 引 脚 和 误 差 放 大 器 输 出 引 脚 之 间 逐 个 占 空 比 比 较 的 灵 敏 度 3.6 外 部 驱 动 器 输 出 引 脚 (V EXT ) V EXT 是 外 部 驱 动 器 输 出 引 脚, 用 于 决 定 电 源 系 统 的 占 空 比 对 于 大 功 率 或 高 端 驱 动, 这 个 输 出 引 脚 应 该 与 MOSFET 驱 动 器 的 逻 辑 电 平 输 入 端 相 连 对 于 低 功 率 低 端 应 用,V EXT 引 脚 可 以 直 接 驱 动 N 沟 道 MOSFET 门 极 3.7 输 入 偏 置 引 脚 ( ) 是 输 入 电 压 引 脚 将 输 入 电 压 连 接 到 引 脚 正 常 工 作 中, 引 脚 的 电 压 应 在 3.V 与 5.5V 之 间 引 脚 和 GND 引 脚 之 间 应 连 接 一 个.1 µf 的 旁 路 电 容 3.8 参 考 电 压 输 入 引 脚 (V REF ) V REF 是 外 部 参 考 输 入 引 脚, 用 于 调 节 电 源 系 统 的 输 出 电 压 通 过 改 变 V REF 输 入 引 脚 电 压, 可 以 调 节 电 源 系 统 的 输 出 电 压 或 电 流 参 考 电 压 的 范 围 为 V 到 ( 轨 到 轨 ) 3.4 振 荡 器 输 入 引 脚 (OSC) OSC 是 外 部 振 荡 器 输 入 引 脚 通 常 是 单 片 机 的 I/O 引 脚 产 生 OSC 输 入 当 输 入 为 高 电 平 时, 输 出 驱 动 V EXT 引 脚 就 被 拉 低 高 电 平 到 低 电 平 的 转 换 触 发 了 一 个 新 的 周 期 输 入 引 脚 OSC 的 占 空 比 决 定 了 电 源 转 换 器 的 最 大 占 空 比 例 如, 如 果 OSC 输 入 的 75% 时 间 为 低 电 平, 25% 时 间 为 高 电 平, 电 源 转 换 器 的 占 空 比 范 围 为 % 到 最 大 75% 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 11 页

4. 详 细 说 明 4.1 器 件 概 述 MCP163/V 由 高 速 比 较 器 高 带 宽 放 大 器 和 逻 辑 门 电 路 组 成, 可 以 与 一 个 PICmicro 单 片 机 一 起 使 用 来 开 发 先 进 可 编 程 电 源 振 荡 器 和 参 考 电 压 输 入 由 PICmicro 单 片 机 产 生, 所 以 开 关 频 率 最 大 占 空 比 和 输 出 电 压 都 是 可 编 程 的 请 参 见 图 4-1 4.2 PWM MCP163/V 的 V EXT 输 出 由 内 部 高 速 比 较 器 的 输 出 电 平 和 外 部 振 荡 器 的 电 平 决 定 当 振 荡 器 为 高 电 平, PWM 的 输 出 V EXT 被 拉 低 当 振 荡 器 为 低 电 平,PWM 的 输 出 由 内 部 高 速 比 较 器 的 输 出 电 平 决 定 在 UVLO 期 间, V EXT 引 脚 保 持 低 电 平 在 过 温 状 态 下, V EXT 引 脚 为 高 阻 态 (1 kω 接 地 ) 4.3 正 常 逐 个 周 期 控 制 当 OSC IN 由 高 电 平 变 为 低 电 平 状 态 时 定 义 为 一 个 周 期 的 开 始 正 常 工 作 状 态 下, 高 速 比 较 器 的 输 出 (R) 是 低 电 平, 锁 存 器 的 Q 输 出 是 低 电 平 当 OSC IN 由 高 电 平 变 为 低 电 平 状 态 时, 高 速 锁 存 器 S 和 R 输 入 的 都 是 低 电 平, 那 么 Q 将 保 持 不 变 ( 低 电 平 ) 或 门 输 出 V DRIVE 将 从 高 电 平 变 为 低 电 平, 导 通 PWM 的 输 出 级 P 沟 道 驱 动 晶 体 管 这 将 使 PWM 的 V EXT 输 出 由 低 电 平 变 为 高 电 平, 打 开 外 部 功 率 开 关, 使 磁 性 器 件 的 电 流 逐 渐 升 高 检 测 磁 性 材 料 中 流 过 的 电 流, 并 反 馈 到 CS 输 入 引 脚, 它 是 线 性 增 长 的 当 检 测 电 流 斜 坡 (MCP163) 达 到 EA 输 出 电 压 的 1/3, 比 较 器 输 出 R 电 平 改 变 ( 由 低 到 高 ) 并 复 位 PWM 的 锁 存 器 Q 输 出 从 低 电 平 变 为 高 电 平 时 导 通 输 出 级 N 沟 道 MOSFET, 将 关 闭 V EXT 对 外 部 MOSFET 驱 动 器 的 驱 动, 从 而 终 止 占 空 比 当 V EXT 引 脚 保 持 不 变 时, OSC IN 将 从 低 电 平 变 为 高 电 平 如 果 CS 引 脚 输 入 斜 坡 从 未 达 到 内 部 误 差 放 大 器 输 出 的 1/3, OSC IN 从 低 电 平 到 高 电 平 的 变 化 将 会 结 束 占 空 比 并 被 认 为 是 最 大 的 占 空 比 在 其 中 任 何 一 种 情 况 下, 当 OSC IN 是 高 电 平,V EXT 驱 动 是 低 电 平 关 闭 外 部 功 率 开 关 下 一 周 期 将 会 在 OSC IN 引 脚 从 高 电 平 变 为 低 电 平 时 开 始 在 电 压 模 式 或 平 均 电 流 模 式 的 应 用 中, 在 CS 输 入 一 个 更 大 斜 坡 信 号, MCP163V 用 于 提 供 更 高 的 电 压 信 号 ( 典 型 值 :2.7V) PWM 的 工 作 不 变 4.4 误 差 放 大 器 / 比 较 器 电 流 限 制 功 能 内 部 放 大 器 用 于 产 生 一 个 误 差 信 号, 它 是 由 外 部 参 考 电 压 V REF 输 入 和 反 馈 到 FB 引 脚 的 电 源 输 出 电 压 决 定 的 误 差 放 大 器 输 出 是 轨 对 轨 的 并 精 确 钳 位 在 2.7V 然 后, 误 差 放 大 器 输 出 被 分 成 1/3(MCP163) 并 连 到 高 速 比 较 器 的 反 相 输 入 端 由 于 误 差 放 大 器 最 大 输 出 是 2.7V, 所 以 高 速 比 较 器 的 反 相 引 脚 的 最 大 输 入 为.9V 这 设 定 了 开 关 电 源 的 峰 值 电 流 在 MCP163V 中, 误 差 放 大 器 最 大 输 出 始 终 是 2.7V 因 为 没 有 电 阻 分 压 器, 使 得 高 速 比 较 器 反 相 输 入 (CS) 的 最 大 输 入 电 平 增 加 到 2.7V 当 负 载 电 流 输 出 增 加 时, 误 差 放 大 器 输 出 也 增 加, 导 致 高 速 比 较 器 的 反 相 输 入 增 加 最 终, 误 差 放 大 器 输 出 将 会 达 到 钳 位 电 压 2.7V, 使 得 高 速 比 较 器 的 最 大 输 入 为.9V (MCP163) 即 使 FB 输 入 持 续 减 小 ( 需 要 更 大 电 流 ), 反 相 输 入 仍 限 制 在.9V 通 过 将 反 相 输 入 限 制 为.9V, 检 测 电 流 输 入 (CS) 也 被 限 制 在.9V, 因 而 限 制 了 电 源 的 输 出 电 流 对 于 电 压 模 式 控 制, 当 误 差 放 大 器 输 入 电 压 减 小 时 其 输 出 将 增 大 在 MCP163V 的 CS 输 入 引 脚, 用 一 个 斜 坡 电 压 代 替 检 测 到 的 电 流 MCP163V 内 部 没 有 将 误 差 放 大 器 输 出 分 为 1/3 的 电 阻 分 压 器, 使 得 MCP163V 的 最 大 输 入 信 号 电 平 增 加 到 2.7V ( 典 型 值 ) 4.5 % 占 空 比 工 作 模 式 当 FB 引 脚 电 压 一 直 高 于 V REF 引 脚 ( 反 相 误 差 放 大 器 ) 时,V EXT 输 出 的 占 空 比 可 以 为 % 这 由 误 差 放 大 器 的 轨 对 轨 输 出 能 力 和 高 速 比 较 器 的 失 调 电 压 来 实 现 最 小 误 差 放 大 器 输 出 电 压 的 1/3 小 于 高 速 比 较 器 的 失 调 电 压 在 电 源 转 换 器 的 输 出 电 压 高 于 期 望 的 稳 定 电 压 值 的 情 况 下,FB 输 入 将 高 于 V REF 输 入, 使 得 误 差 放 大 器 的 使 用 将 被 拉 至 低 轨 电 压 (GND) 这 个 低 电 压 由 2R 和 1R 电 阻 分 压 为 1/3 (MCP163), 并 连 接 到 高 速 比 较 器 的 输 入 端 这 个 电 压 足 够 低 以 致 于 比 较 器 没 有 被 触 发, 使 得 V EXT 输 出 端 出 现 很 窄 的 脉 宽 DS21896B_CN 第 12 页 25 Microchip Technology Inc.

4.6 欠 压 锁 定 当 输 入 电 压 小 于 UVLO 阀 值, V EXT 保 持 在 低 电 平 状 态 这 保 证 了 如 果 电 压 不 足 以 运 行 MCP163/V, 主 电 源 开 关 将 保 持 在 关 断 状 态 当 电 压 超 过 UVLO 阀 值, 在 达 到 UVLO 关 断 阀 值 之 前, 输 入 电 压 有 一 些 迟 滞 迟 滞 的 典 型 值 为 75 mv 通 常, MCP163 会 在 的 输 入 电 压 在 3.V 和 3.1V 之 间 才 开 始 工 作 4.7 过 温 保 护 如 果 V EXT 输 出 短 接 到 或 GND, 当 结 温 高 于 热 关 断 阀 值 时, 为 了 保 护 V EXT 输 出,MCP163/V 的 V EXT 输 出 将 变 为 高 阻 态 在 V EXT 和 地 之 间 连 接 的 1 kω 内 部 下 拉 电 阻, 在 过 温 条 件 下 提 供 下 拉 电 压 这 一 保 护 措 施 设 置 在 温 度 15 C ( 典 型 值 ), 有 18 C 的 迟 滞 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 13 页

MCP163 高 速 PWM 时 序 图 OSC IN S COMP CS R Q V DRIVE V EXT 过 温.1 µa UVLO OSC IN V EXT 注 S Q GND CS COMP FB V REF - EA.1 µa 2R 比 较 器 - R 2.7V 钳 位 电 压 R 注 : 在 过 温 情 况 下, V EXT 驱 动 引 脚 是 高 阻 态 Q 锁 存 器 真 值 表 S R Q Qn 1 1 1 1 1 1 1 kω 图 4-1: 逐 个 周 期 时 序 图 (MCP163) DS21896B_CN 第 14 页 25 Microchip Technology Inc.

MCP163V 高 速 PWM 时 序 图 OSC IN S COMP CS R Q V DRIVE V EXT 过 温.1 µa UVLO OSC IN V DRIVE V EXT 注 S Q GND CS COMP.1 µa 比 较 器 R Q 锁 存 器 真 值 表 1 kω FB V REF EA S R Q Qn 1 1 1 2.7V 钳 位 电 压 1 1 1 图 4-2: 逐 个 周 期 时 序 图 (MCP163V) 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 15 页

5. 应 用 电 路 和 要 点 5.1 典 型 应 用 MCP163/V 高 速 PWM 与 一 个 单 片 机 结 合 使 用, 可 用 于 任 意 电 路 拓 扑 结 构 和 功 率 转 换 应 用 高 性 能 比 的 智 能 电 源 系 统 可 被 开 发 用 于 要 求 多 路 输 出 多 相 输 出 输 出 可 调 温 度 监 控 和 校 准 等 的 应 用 中 5.2 镍 氢 电 池 充 电 器 应 用 一 个 典 型 的 镍 氢 电 池 充 电 器 应 用 可 见 本 数 据 手 册 典 型 应 用 电 路 MCP163 在 此 例 中, 单 端 初 级 电 感 转 换 器 (SEPIC) 用 来 为 串 联 电 池 提 供 持 续 充 电 电 流 MCP163 是 通 过 监 控 流 过 与 电 池 串 联 的 检 测 电 阻 的 电 流 和 提 供 适 当 的 脉 宽 来 调 节 充 电 电 流 PIC16F818 监 控 电 池 电 压 以 决 定 充 电 电 流 终 止 其 他 特 性 ( 如 : 涓 流 充 电 快 速 充 电 过 压 保 护 等 ), 可 利 用 单 片 机 的 可 编 程 特 性 和 MCP163 的 灵 活 性 加 入 到 系 统 中 5.3 双 向 电 源 转 换 器 本 数 据 手 册 的 典 型 应 用 电 路 MCP163V 给 出 了 双 向 锂 离 子 充 电 器 / 降 压 稳 压 器 的 电 路 图 在 此 例 中, 给 出 了 一 个 使 用 MCP163V 的 同 步 双 向 电 源 转 换 器 的 例 子 在 此 应 用 中, 如 果 AC-DC 输 入 电 源 存 在, 双 向 电 源 转 换 器 通 过 升 压 电 路 来 为 4 节 串 联 锂 离 子 电 池 充 电 当 AC-DC 输 入 电 源 被 移 去, 同 步 双 向 电 源 转 换 器 通 过 降 压 电 路 来 为 系 统 电 源 提 供 DC 总 线 通 过 这 种 方 法, 仅 用 一 个 电 源 线 就 能 为 4 节 串 联 锂 离 子 电 池 充 电, 并 有 效 地 将 电 池 电 压 转 换 为 一 个 可 用 的 低 电 压 5.4 多 路 输 出 转 换 器 通 过 增 加 使 用 MCP163/V 器 件, 利 用 一 个 单 片 机 就 可 以 开 发 多 路 输 出 转 换 器 若 需 要 两 个 输 出 的 转 换 器, 那 么 单 片 机 要 提 供 两 个 相 位 相 差 18 的 脉 宽 调 制 输 出 这 将 减 少 源 极 的 输 入 纹 波 电 流 并 消 除 差 频 DS21896B_CN 第 16 页 25 Microchip Technology Inc.

6. 封 装 信 息 6.1 封 装 标 识 信 息 示 例 : 8 引 脚 MSOP 163E 522256 XXXXX YWWNNN 示 例 : 163VE 522256 8 引 脚 DFN(2 mm x 3mm) 示 例 : XXX YWW NN ABC 522 25 欲 获 得 DFN 样 片, 请 联 系 您 当 地 的 Microchip 销 售 办 事 处 图 注 : XX...X 用 户 指 定 信 息 Y 年 份 代 码 ( 日 历 年 的 最 后 一 位 数 字 ) YY 年 份 代 码 ( 日 历 年 的 最 后 两 位 数 字 ) WW 星 期 代 码 ( 一 月 一 日 的 星 期 代 码 为 1 ) NNN e3 以 字 母 数 字 排 列 的 追 踪 代 码 雾 锡 (Sn) 的 JEDEC 无 铅 标 志 * 本 封 装 是 无 铅 的 JEDEC 无 铅 标 志 ( e3 ) 标 示 于 此 种 封 装 的 外 包 装 上 注 : Microchip 元 器 件 编 号 如 果 无 法 在 同 一 行 内 完 整 标 注, 将 换 行 标 出, 因 此 会 限 制 客 户 指 定 信 息 的 字 符 数 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 17 页

8 引 脚 塑 料 小 型 封 装 (MS)(MSOP) DS21896B_CN 第 18 页 25 Microchip Technology Inc.

8 引 脚 双 扁 平 塑 料 无 铅 封 装 (MC) 2x3x.9 mm 主 体 (DFN) 切 割 分 离 欲 获 得 DFN 样 片, 请 联 系 您 当 地 的 Microchip 销 售 办 事 处 p D b n L E E2 裸 露 金 属 焊 垫 引 脚 1 ID 索 引 区 域 ( 注 2) 俯 视 图 D2 仰 视 图 2 1 A3 A1 A 裸 露 连 接 杆 ( 注 1) 引 脚 数 引 脚 间 距 总 高 度 悬 空 间 隙 触 点 厚 度 总 长 度 裸 露 的 焊 垫 长 度 总 宽 度 裸 露 的 焊 垫 宽 度 触 点 宽 度 触 点 长 度 单 位 尺 寸 范 围 n p A A1 A3 D ( 注 3) D2 E ( 注 3) E2 b L 最 小.31..55.47.8.12 英 寸 正 常 8.2 BSC.35.1.8 REF..79 BSC.65.118 BSC.59.1.16 最 大.39.2.67.61.12.2 毫 米 * 最 小 正 常 8.5 BSC.8.9..2.2 REF. 2. BSC 1.39 1.65 3. BSC 1.2 1.5.2.25.3.4 最 大 1..5 1.7 1.55.3.5 * 控 制 参 数 注 : 1. BSC: 基 本 尺 寸 理 论 上 显 示 的 是 没 有 容 差 的 精 确 值 参 见 ASME Y14.5M 2. REF: 参 考 尺 寸, 通 常 不 包 括 容 差, 仅 供 参 考 参 见 ASME Y14.5M 裸 露 的 焊 垫 尺 寸 随 管 芯 焊 盘 大 小 而 变 化 封 装 两 端 可 能 有 一 个 或 多 个 裸 露 连 接 杆 引 脚 1 可 视 索 引 特 征 可 变, 但 必 须 位 于 阴 影 区 域 内 等 同 于 JEDEC 号 :M-229 图 号 :C4-123, 修 订 于 5-5-5 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 19 页

注 : DS21896B_CN 第 2 页 25 Microchip Technology Inc.

附 录 A: 版 本 历 史 版 本 B (25 年 6 月 ) 以 下 为 版 本 修 改 信 息 : 1. 在 整 个 数 据 手 册 中 增 加 了 关 于 器 件 MCP163V 的 信 息 2. 在 整 个 数 据 手 册 中 增 加 了 DFN 封 装 信 息 3. 增 加 了 附 录 A: 版 本 历 史 版 本 A (24 年 6 月 ) 初 始 版 本 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 21 页

注 : DS21896B_CN 第 22 页 25 Microchip Technology Inc.

产 品 标 识 体 系 欲 订 货, 或 获 取 价 格 交 货 等 信 息, 请 与 我 公 司 生 产 厂 或 各 销 售 办 事 处 联 系 部 件 编 号 X /XX 器 件 器 件 : 温 度 范 围 封 装 MCP163: 可 用 单 片 机 控 制 的 高 速 脉 宽 调 制 器 MCP163T: 可 用 单 片 机 控 制 的 高 速 脉 宽 调 制 器 ( 卷 带 式 ) 示 例 : a) MCP163-E/MS: 扩 展 级 温 度, 8 引 脚, MSOP 封 装 b) MCP163T-E/MS: 卷 带 式 扩 展 级 温 度, 8 引 脚, MSOP 封 装 c) MCP163-E/MC: 扩 展 级 温 度, 8 引 脚, DFN 封 装 温 度 范 围 : E = -4 C 至 125 C 封 装 : MC *= 双 扁 平 无 铅 (2x3mm 主 体 ), 8 引 脚 MS = 塑 封 MSOP, 8 引 脚 * 欲 获 得 DFN 样 片, 请 联 系 您 当 地 的 Microchip 销 售 办 事 处 a) DSTEMP-E/MS: 扩 展 级 温 度, 8 引 脚, MSOP 封 装 b) DSTEMPT-E/MS: 卷 带 式 扩 展 级 温 度, 8 引 脚, MSOP 封 装 c) DSTEMP-E/MC: 扩 展 级 温 度, 8 引 脚, DFN 封 装 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 23 页

注 : DS21896B_CN 第 24 页 25 Microchip Technology Inc.

请 注 意 以 下 有 关 Microchip 器 件 代 码 保 护 功 能 的 要 点 : Microchip 的 产 品 均 达 到 Microchip 数 据 手 册 中 所 述 的 技 术 指 标 Microchip 确 信 : 在 正 常 使 用 的 情 况 下, Microchip 系 列 产 品 是 当 今 市 场 上 同 类 产 品 中 最 安 全 的 产 品 之 一 目 前, 仍 存 在 着 恶 意 甚 至 是 非 法 破 坏 代 码 保 护 功 能 的 行 为 就 我 们 所 知, 所 有 这 些 行 为 都 不 是 以 Microchip 数 据 手 册 中 规 定 的 操 作 规 范 来 使 用 Microchip 产 品 的 这 样 做 的 人 极 可 能 侵 犯 了 知 识 产 权 Microchip 愿 与 那 些 注 重 代 码 完 整 性 的 客 户 合 作 Microchip 或 任 何 其 他 半 导 体 厂 商 均 无 法 保 证 其 代 码 的 安 全 性 代 码 保 护 并 不 意 味 着 我 们 保 证 产 品 是 牢 不 可 破 的 代 码 保 护 功 能 处 于 持 续 发 展 中 Microchip 承 诺 将 不 断 改 进 产 品 的 代 码 保 护 功 能 任 何 试 图 破 坏 Microchip 代 码 保 护 功 能 的 行 为 均 可 视 为 违 反 了 数 字 器 件 千 年 版 权 法 案 (Digital Millennium Copyright Act) 如 果 这 种 行 为 导 致 他 人 在 未 经 授 权 的 情 况 下, 能 访 问 您 的 软 件 或 其 他 受 版 权 保 护 的 成 果, 您 有 权 依 据 该 法 案 提 起 诉 讼, 从 而 制 止 这 种 行 为 提 供 本 文 档 的 中 文 版 本 仅 为 了 便 于 理 解 Microchip Technology Inc. 及 其 分 公 司 和 相 关 公 司 各 级 主 管 与 员 工 及 事 务 代 理 机 构 对 译 文 中 可 能 存 在 的 任 何 差 错 不 承 担 任 何 责 任 建 议 参 考 Microchip Technology Inc. 的 英 文 原 版 文 档 本 出 版 物 中 所 述 的 器 件 应 用 信 息 及 其 他 类 似 内 容 仅 为 您 提 供 便 利, 它 们 可 能 由 更 新 之 信 息 所 替 代 确 保 应 用 符 合 技 术 规 范, 是 您 自 身 应 负 的 责 任 Microchip 对 这 些 信 息 不 作 任 何 明 示 或 暗 示 书 面 或 口 头 法 定 或 其 他 形 式 的 声 明 或 担 保, 包 括 但 不 限 于 针 对 其 使 用 情 况 质 量 性 能 适 销 性 或 特 定 用 途 的 适 用 性 的 声 明 或 担 保 Microchip 对 因 这 些 信 息 及 使 用 这 些 信 息 而 引 起 的 后 果 不 承 担 任 何 责 任 未 经 Microchip 书 面 批 准, 不 得 将 Microchip 的 产 品 用 作 生 命 维 持 系 统 中 的 关 键 组 件 在 Microchip 知 识 产 权 保 护 下, 不 得 暗 中 或 以 其 他 方 式 转 让 任 何 许 可 证 商 标 Microchip 的 名 称 和 徽 标 组 合 Microchip 徽 标 Accuron dspic KEELOQ microid MPLAB PIC PICmicro PICSTART PRO MATE PowerSmart rfpic 和 SmartShunt 均 为 Microchip Technology Inc. 在 美 国 和 其 他 国 家 或 地 区 的 注 册 商 标 AmpLab FilterLab Migratable Memory MXDEV MXLAB PICMASTER SEEVAL SmartSensor 和 The Embedded Control Solutions Company 均 为 Microchip Technology Inc. 在 美 国 的 注 册 商 标 Analog-for-the-Digital Age Application Maestro dspicdem dspicdem.net dspicworks ECAN ECONOMONITOR FanSense FlexROM fuzzylab In-Circuit Serial Programming ICSP ICEPIC Linear Active Thermistor MPASM MPLIB MPLINK MPSIM PICkit PICDEM PICDEM.net PICLAB PICtail PowerCal PowerInfo PowerMate PowerTool rflab rfpicdem Select Mode Smart Serial SmartTel Total Endurance 和 WiperLock 均 为 Microchip Technology Inc. 在 美 国 和 其 他 国 家 或 地 区 的 商 标 SQTP 是 Microchip Technology Inc. 在 美 国 的 服 务 标 记 在 此 提 及 的 所 有 其 他 商 标 均 为 各 持 有 公 司 所 有 25, Microchip Technology Inc. 版 权 所 有 Microchip 位 于 美 国 亚 利 桑 那 州 Chandler 和 Tempe 及 位 于 加 利 福 尼 亚 州 Mountain View 的 全 球 总 部 设 计 中 心 和 晶 圆 生 产 厂 均 于 23 年 1 月 通 过 了 ISO/TS-16949:22 质 量 体 系 认 证 公 司 在 PICmicro 8 位 单 片 机 KEELOQ 跳 码 器 件 串 行 EEPROM 单 片 机 外 设 非 易 失 性 存 储 器 和 模 拟 产 品 方 面 的 质 量 体 系 流 程 均 符 合 ISO/TS-16949:22 此 外, Microchip 在 开 发 系 统 的 设 计 和 生 产 方 面 的 质 量 体 系 也 已 通 过 了 ISO 91:2 认 证 25 Microchip Technology Inc. DS21896B_CN 第 25 页