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原创 ADI设计赛

基于LT8610的高效2.5V电源轨

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电子微创意
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LV6
高级工程师
  • 2020-1-18 21:31:31
设计目标
  • 输入电压12V, 输出电压2.5V,持续输出电流能力不小于2A。
  • 整版使用电容合计容量,不得大于60uF。
  • PCB仅限于2-4层,不接受6层及以上PCB设计
选型工具使用ADI的LTpowerCAD II,现在的设计辅助工具可以帮助工程师节省很多的时间,还能避免一些人为错误,大大降低了设计难度缩短了研发的周期。


选型过滤:
Honeycam 2020-01-18 20-10-26.gif
兼顾到静态电流和效率以及封装,本案选择了LT8610AB,16-LEAD PLASTIC MSOP的封装,热阻系数θJA = 40°C/W,既能方便的完成手工焊接也可有效的散热保持良好的工作稳定。
本案选型及方案设计考虑的其他因素:
  • 尽可能的减少元器件种类和数量
  • 能够方便手工完成整板元器件的焊接

芯片确定之后,点击LTpowerCAD 生产的方案模板来选择外围阻容以及电感。
捕获.PNG
基本的选型就搞定了。
原理图
原理图设计采用了比较熟悉的Altium Designer,原理图截图如下:
原理图.PNG
输入/输出采用的铜柱,便于使用鳄鱼夹进行测试/测量;输出端加入了1个2Ω的负载电阻,可以通过跳线帽来使能;输出端加入了一个SMA插件,方便使用通州电缆连接示波器观察输出电源轨的噪声和纹波;
BOM清单:
QuantityCommentDescriptionManufacturer 1Manufacturer Part Number 1Supplier 1Supplier Part Number 1
222uFCAP CER 1210 22UF 6.3V X7R 10% AKEMETC1210C226K9RACAUTOMouser80-C1210C226K9RAUTO
14.7uFKEMET - C1206C475K5PACTU - CERAMIC CAPACITOR, 4.7UF, 50V, X5R, 10%, 1206, FULL REELKEMETC1206C475K5PACTUMouser80-C1206C475K5P
20.1uF0402 0.1 uF 16 V ±10 % Tolerance X7R Surface Mount Multilayer Ceramic CapacitorMurataGCM155R71C104KA55DDigi-Key490-4759-1-ND
24.7uFCAP CER 4.7UF 25V X7R 1210KEMETC1210C475K3RACAUTOMouser80-C1210C475K3RAUTO
14.7pFMultilayer Ceramic Capacitors MLCC - SMD/SMT 0402 4.7pF 50Volts C0G +/-0.05pFMurataGJM1555C1H4R7WB01DDigi-Key490-11220-1-ND
11uFCap Ceramic 1uF 10V X7S 10% Pad SMD 0402 125C Automotive T/RMurataGCM155C71A105KE38DDigi-Key490-13409-1-ND
4Test pointTERM TURRET SINGLE L=5.56MM TIN凝睿电子NR-2501凝睿电子NR-2501
1SMACONN SMA JACK STR 50 OHM PCBTE Connectivity5-1814832-1Digi-KeyA97594-ND
1HDR 1x2CONN HEADER VERT 2POS 2.54MMAmphenol ICC (FCI)68001-202HLFDigi-Key609-3469-ND
12u2Power inductor, shielded, 20% tol, SMT, RoHS, halogen fCoilcraftXAL5030-222MEBMouser994-XAL5030-222MEB
11MRES SMD 1M OHM 1% 1/16W 0402YageoRC0402FR-071MLDigi-Key311-1.00MLRCT-ND
1634kThick Film Resistors - SMD 1/16W 634K ohm 1% AEC-Q200YageoAC0402FR-07634KLMouser603-AC0402FR-07634KL
160.4kThick Film Resistors - SMD 1/16W 60.4K ohm 1% AEC-Q200YageoAC0402FR-0760K4LDigi-KeyYAG5304CT-ND
12RRES 2 OHM 5W 5% AXIALCCO(千志电子)CR-L10W2ΩJLCSCC216395
1LT8610ABLINEAR TECHNOLOGY   LT8610ABEMSE#PBF   SWITCHING REG, BUCK, ADJ, 2.2MHZ, MSOP16Analog Devices / Linear TechnologyLT8610ABEMSE#PBFMouser584-LT8610ABEMSE#PBF


PCB Layout
PCB使用了4层的叠层结构,趁着双十一的活动在某创打样的四层板.

TOP

TOP

L1-TOP

L2-SIG

L2-SIG

L2-SIG

L3-SIG

L3-SIG

L3-SIG

L4-BOTTOM

L4-BOTTOM

L4-BOTTOM
3D.PNG
3D Viewer

微信图片_20200118212900.jpg


LT8610_V1I1 (2020-1-19 16-40-50).zip

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Altium工程

电子微创意
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LV6
高级工程师
  • 2020-1-18 21:32:05
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LT8610 V1I1 测试结果
1. 测试方法
为确保测量数据尽量准确,效率测量连接方法如下图所示:
测试方法.png

分别在输入、输出端串入电流表,电压测量选取输入、输出的端子处电压。
纹波测试使用SMABNC同轴电缆直接连接示波器模拟输入通道。
2. 测试设备
示波器:DS1054Z 100MHz
万用表:Keysight U1281A,Fluke 101kit
负载:IT8511A+20k ohm ±1% 电阻,2 ohm ±5%水泥电阻
3. 测试环境
测试环境:室温23℃,相对湿度43%
4. 负载瞬态
测试方法:设定电子负载脉冲电流为0.125A1.25A,脉冲时间1ms。示波器测量输出端电压波形(AC耦合)。
下图显示负载电流在0.125A和1.25A两个值变化,输出电压2.5VAC耦合)时的波形,瞬态电压峰峰值约为168mV。
瞬态.png
5. 满载效率
测试方法:12V输入,2.5V输出,电子负载设置2A CC模式,分别测量输入端和输出端的电压、电流,如下表:
输入
输出
效率
电压(V
电流(A
电压(V
电流(A
11.99
0.474
2.479
2
87.24%

6. 轻载效率
测试方法:12V输入,2.5V输出,负载接20k ohm电阻,分别测量输入和输出端电压、电流,如下表:
输入
输出
效率
电压(V
电流(A
电压(V
电流(A
11.66
0.00003264
2.5
0.000125
82.11%
7. 输出纹波
测试方法:12V输入,2.5V输出,2 ohm水泥电阻负载,示波器带宽限制20MHz,输出纹波如下图所示:纹波峰峰值约为6mV。
纹波.png

8. 静态电流
测试方法:直接在输入端串入四位半万用表,输出2.5V正常情况下,上电1分钟后读数,静态电流约为:3.73uA
9. 测试结果汇总
测试项目
测试结果
瞬态响应
84mV
满载效率
87.24%
轻载效率
82.11%
输出纹波
6mV
静态电流
3.73uA

10. 后记
    首先感谢21dianyuan组织此次活动,本案测试结果纯属个人观点与行为,一方面测试设备与工具均为个人爱好购置,性能方面无法与专业的研发实验室的相提并论,另一方面受个人知识的局限,测试方法、步骤可能有理解不到位的地方希望各位坛友能斧正。


wangdongchun
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  • 2020-1-18 22:25:13
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受教了  感谢楼主分享
电子微创意
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LV6
高级工程师
  • 2020-1-19 16:45:41
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多谢关注,不当之处还望多赐教!
wangdongchun
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总工程师
最新回复
  • 2020-1-22 22:44:10
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期待你的后续补充
世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2020-1-19 08:56:31
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感谢支持本次的活动,期待后期的更新
电子微创意
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LV6
高级工程师
  • 2020-1-19 16:47:02
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感谢21dianyuan举办此次活动,希望以后会有跟多的活动来活跃论坛。刺激交流气氛!
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