芯片基本概述
EG1163 与 EG1163S 属于同一系列,采用 SOP‑16 封装。芯片内部没有集成功率 MOS 管,需要搭配外部高压 MOS 管一起使用,最高可以承受 600V 的输入电压,适配各类高压供电场景。芯片内部已经整合 5V 基准电源、振荡单元、误差放大器、半桥驱动、逐周期限流、短路保护等功能模块,能够大幅简化外部电路,多用于电动自行车、电动车转换器、以太网 POE 供电、工业控制系统以及蓄电池充电设备。
两款芯片最主要的区别在于欠压锁定的电压阈值。EG1163 芯片的供电开启电压更高,可以实现打嗝式的短路保护;而 EG1163S 的启动电压更低,如果采用外部独立供电,发生输出短路时不会触发打嗝保护,实际选型需要结合产品的保护需求来确定。
核心硬件功能解读
1:开关频率灵活可调
只需要在 CP 引脚外接一颗电容,就可以改变芯片的开关工作频率。频率调节区间很宽,设计人员可以根据产品对整机体积、电磁干扰的实际要求,自由选择合适的工作频率。芯片内部采用恒流充放电的振荡结构,电压波动、温度变化对工作频率的影响较小,电源整体工作稳定性更好。
2:大功率半桥驱动,同步整流提升效率
芯片分别设有高端驱动输出 HO 和低端驱动输出 LO,用来控制半桥电路里上下两只 MOS 管。驱动输出的拉、灌电流能力很强,足以驱动大规格的外部功率 MOS。芯片自带固定死区时间,能够避免上下 MOS 同时导通造成器件损坏。
这套同步整流方案用 MOS 管替代传统的续流二极管,导通损耗被明显降低,在大电流输出工况下,可以有效提升电源整体转换效率,适合十几安培等级的大功率输出场景。
3:简单电阻分压设定输出电压
反馈引脚 FB 内部参考电压为 1.2V,只需要在输出端接两组分压电阻,就可以自由设定电源的输出电压。芯片的 REF5V 引脚能够输出一路 5V 基准电源,带载能力最高 50 毫安,既可以给分压网络供电,也可以给板上其他小功率辅助电路供电。实际布板时,要在 REF5V 引脚就近放置陶瓷滤波电容,减少高频噪声干扰。
4:逐周期限流与多重保护机制
芯片拥有两路独立的电流检测输入引脚,分别采集高端 MOS 和低端 MOS 的工作电流,实现逐周期限流保护,防止瞬时大电流损毁功率器件。
EG1163 在输出发生短路时会进入打嗝保护状态。短路发生后,芯片的供电会慢慢跌落,芯片暂时停止工作;之后电路会重新尝试上电启动,如果短路故障依旧存在,芯片会反复启停。间歇工作模式可以大幅降低功率 MOS 的发热。VCC 引脚必须配置储能电容,电容的大小,直接影响打嗝启停的间隔时间。
EG1163S 如果使用外部独立供电,遇到输出短路不会自动打嗝,做产品设计时,需要额外预留散热以及电流余量。
除此之外芯片还具备多项辅助功能。EN 引脚作为芯片使能脚,可以通过外部电平控制芯片启停;SD 引脚能够直接关闭 PWM 输出;SS 软启动引脚外接电容,可以放缓上电时电压爬升速度,抑制开机瞬间冲击电流,保护后端负载。芯片自身的工作供电 VCC,电压需要维持在 10‑20V 区间,设计电路时必须保证该路供电稳定。
工程设计实用要点
1.VCC 供电设计
EG1163 版本依靠高压输入经过启动电阻,给 VCC 储能电容充电完成启动。芯片正常工作之后,会由输出侧通过二极管反向给 VCC 持续供电。VCC 对地的储能电容必不可少,它除了保障芯片稳定运行,同时也参与短路打嗝保护逻辑。EG1163S 一般直接使用外部辅助电源给 VCC 供电,不需要高压启动电阻。
2.电感与输出电容选型
电感的选型会决定电源工作在连续或者断续模式。电感值大小会直接影响电感上面的电流纹波。一般工程应用中,会把电感电流纹波控制在最大输出电流的三成以内。
输出电容优先选择等效串联电阻低的型号。输出电容承担滤波作用,电容参数会直接决定输出电压纹波表现,需要结合纹波指标来选择电容容量与材质。
3.功率 MOS 器件选择
同步整流的上下 MOS 管,优先选择导通内阻小、结电容低的型号。低内阻能够减少导通发热,小的结电容可以减少开关损耗,让电源效率进一步提高。
4.PCB 布局注意事项
功率地与信号地要区分处理。芯片 VSS 是信号地,COM 是功率地,二者分开走线,再选择单点汇合,避免大电流在信号地线上产生干扰。电流采样引脚、反馈分压回路走线尽量短,减少外界噪声引入,防止电源出现振荡。基准引脚的滤波电容尽量紧贴芯片管脚摆放。
芯片应用总结
EG1163 (S) 是一款面向高压大功率场景的降压同步整流控制器,它不内置 MOS 管的设计,给硬件设计带来很高自由度,开发者可以根据电压、电流规格灵活选配外部功率器件。完整的保护机制、可配置频率、简单的输出电压设置,降低了高压大电流 DCDC 电源的开发门槛。
EG1163 自带打嗝短路保护,更适合没有辅助电源、直接由高压输入供电的设备;EG1163S 启动电压更低,适合系统本身已经具备辅助电源的产品。只要把握好供电、采样、功率器件选型以及 PCB 布线几个关键点,就能够设计出稳定可靠的大功率降压电源。
EG1163 (S) 高压同步降压 DCDC 芯片解析:高压大电流电源的优选方案
张小明
前端开发工程师
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