基于LT8610的高效2.5V电源轨-综合电源技术-世纪电源网社区

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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：

Quantity	Comment	Description	Manufacturer 1	Manufacturer Part Number 1	Supplier 1	Supplier Part Number 1
2	22uF	CAP CER 1210 22UF 6.3V X7R 10% A	KEMET	C1210C226K9RACAUTO	Mouser	80-C1210C226K9RAUTO
1	4.7uF	KEMET - C1206C475K5PACTU - CERAMIC CAPACITOR, 4.7UF, 50V, X5R, 10%, 1206, FULL REEL	KEMET	C1206C475K5PACTU	Mouser	80-C1206C475K5P
2	0.1uF	0402 0.1 uF 16 V ±10 % Tolerance X7R Surface Mount Multilayer Ceramic Capacitor	Murata	GCM155R71C104KA55D	Digi-Key	490-4759-1-ND
2	4.7uF	CAP CER 4.7UF 25V X7R 1210	KEMET	C1210C475K3RACAUTO	Mouser	80-C1210C475K3RAUTO
1	4.7pF	Multilayer Ceramic Capacitors MLCC - SMD/SMT 0402 4.7pF 50Volts C0G +/-0.05pF	Murata	GJM1555C1H4R7WB01D	Digi-Key	490-11220-1-ND
1	1uF	Cap Ceramic 1uF 10V X7S 10% Pad SMD 0402 125C Automotive T/R	Murata	GCM155C71A105KE38D	Digi-Key	490-13409-1-ND
4	Test point	TERM TURRET SINGLE L=5.56MM TIN	凝睿电子	NR-2501	凝睿电子	NR-2501
1	SMA	CONN SMA JACK STR 50 OHM PCB	TE Connectivity	5-1814832-1	Digi-Key	A97594-ND
1	HDR 1x2	CONN HEADER VERT 2POS 2.54MM	Amphenol ICC (FCI)	68001-202HLF	Digi-Key	609-3469-ND
1	2u2	Power inductor, shielded, 20% tol, SMT, RoHS, halogen f	Coilcraft	XAL5030-222MEB	Mouser	994-XAL5030-222MEB
1	1M	RES SMD 1M OHM 1% 1/16W 0402	Yageo	RC0402FR-071ML	Digi-Key	311-1.00MLRCT-ND
1	634k	Thick Film Resistors - SMD 1/16W 634K ohm 1% AEC-Q200	Yageo	AC0402FR-07634KL	Mouser	603-AC0402FR-07634KL
1	60.4k	Thick Film Resistors - SMD 1/16W 60.4K ohm 1% AEC-Q200	Yageo	AC0402FR-0760K4L	Digi-Key	YAG5304CT-ND
1	2R	RES 2 OHM 5W 5% AXIAL	CCO(千志电子)	CR-L10W2ΩJ	LCSC	C216395
1	LT8610AB	LINEAR TECHNOLOGY LT8610ABEMSE#PBF SWITCHING REG, BUCK, ADJ, 2.2MHZ, MSOP16	Analog Devices / Linear Technology	LT8610ABEMSE#PBF	Mouser	584-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

L1-TOP

L2-SIG

L3-SIG

L4-BOTTOM

3D Viewer

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

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2020-1-18 21:32:05
倒数8

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：

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SMA转BNC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0.125A和1.25A，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2.5V（AC耦合）时的波形，瞬态电压峰峰值约为168mV。

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）	效率
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）	效率
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。

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。

			3 wangdongchun wangdongchun 在线 LV12 专家积分：41105 \| 主题：751 \| 帖子：6829 访问空间发消息积分:41105 LV12 专家 2020-1-18 22:25:13 倒数7
			受教了感谢楼主分享回复 \| 举报 \|

				5 电子微创意电子微创意离线 LV6 高级工程师积分：530 \| 主题：3 \| 帖子：23 访问空间发消息积分:530 LV6 高级工程师 2020-1-19 16:45:41 倒数5
				多谢关注，不当之处还望多赐教！回复 \| 举报 \|

					7 wangdongchun wangdongchun 在线 LV12 专家积分：41105 \| 主题：751 \| 帖子：6829 访问空间发消息积分:41105 LV12 专家 2020-1-22 22:44:10 倒数3
					期待你的后续补充回复 \| 举报 \|

			4 世纪电源网-九天世纪电源网-九天在线 LV8 超级版主积分：36276 \| 主题：691 \| 帖子：4031 访问空间发消息积分:36276 超级版主 2020-1-19 08:56:31 倒数6
			感谢支持本次的活动，期待后期的更新回复 \| 举报 \|

				6 电子微创意电子微创意离线 LV6 高级工程师积分：530 \| 主题：3 \| 帖子：23 访问空间发消息积分:530 LV6 高级工程师 2020-1-19 16:47:02 倒数4
				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！回复 \| 举报 \|

			8 合肥傲琪合肥傲琪离线 LV4 初级工程师积分：371 \| 主题：2 \| 帖子：10 访问空间发消息积分:371 LV4 初级工程师 2020-5-20 17:21:11 倒数2
			感谢楼主分享，受教了回复 \| 举报 \|

		9 larry_li larry_li 离线 LV2 本网技师积分：114 \| 主题：0 \| 帖子：12 访问空间发消息积分:114 LV2 本网技师最新回复 2020-7-30 10:27:08 倒数1
		感谢举办活动！回复 \| 举报 \|