【你购物我买单】+MPQ9843 BUCK IC试用测评

本次测评主要针对MPS的MPQ9843GL这款BUCK IC进行电气性能参数和热性能参数的测评，这是一款输出可调的降压芯片，输入电压范围3.3V-36V，输出电流最大3A。本测评旨在通过实测数据对这款BUCK IC进行一个客观真实的性能评估。

本次用于测评的电路并没有很复杂，主要就是参考官方手册提供的参考线路设计了最基本的BUCK典型应用电路。输入端放置二阶LC滤波器，输入滤波电容采用10uF 1210的MLCC和0.1uF 0603的MLCC电容，选择高耐压可以保证全范围输入电压下容量没有特别大的损失。输出电感选择手册推荐的4.7uH成品标准一体成型电感，保证较好的电磁屏蔽（实际调测过程中可能会进行调整）。输出电容根据手册推荐，采用2颗22uF 10V 1210的MLCC，旨在保证输出纹波电压满足负载需求且兼具稳定性。输入电压采用直流电源提供，可以在BUCK IC可以承受的全范围内进行调节，输出电压通过FB电阻设置为3.3V。测评过程中会根据负载条件进行调整，争取测到最高的性能表现。其他外围器件非常简单，主要保证整套电源方案能够高效运行，就不在这里介绍了。下面是本次用于测评的Demo板实物图展示：

 

测评内容和报告

本次测评重点进行了如下几个能够体现BUCK IC本身性能优势的测试项目：

下面是对本方案设计负载调整率和线性调整率以及电压输出精度的测试结果，可以看到，该方案这几项重点指标均符合我们实际应用标准（±1.5%）

（2） 输出电压纹波Ripple & SW节点Jitter

静态条件下的电压纹波Ripple和噪声能直接反应方案在稳定负载下的输出性能，而SW节电的Jitter则反应出BUCK控制器的控制稳定性，是一项评估BUCK IC的关键指标，下面是测试结果：

以看到，目前BUCK IC的运行模式是PSM(Power Save Mode)或者手册中提到的AAM(Advanced Asynchronous Mode)，该模式目的是提高轻载模式下的效率。

上图中，左上角是AAM模式下0A负载条件下的输出电压和SW开关节点波形，其输出纹波约24mV，右上角是波形展开，看到轻载下电感工作在DCM模式下，下管类似二极管的行为可以达到降功耗的目的。左下图是3A负载条件下的输出纹波，大概23mV，通过SW波形看到其工作在CCM模式，有连续周期性的SW脉冲。右下角的图测量了3A负载条件下的SW 信号jitter，约为35ns，这是一个非常小的jitter值，说明目前的BUCK方案工作的非常稳定。

瞬态响应是BUCK方案的一个重要指标，它可以反应芯片对动态负载的响应能力，同时也反应了环路补偿的设计余量，这些都可以根据波形来确定。

 

上面是瞬态响应的测试结果，也就是负载在动态变化条件下的测试结果，本次测试给定的负载跳变为1A-3A，跳变斜率为1A/us(实际受限于测试方法达不到这么大)。根据测试结果，本测试条件下的电压变化峰峰值为50mV，大约出现在100HZ负载频率处。

SW节点是BUCK拓扑中上下MOS的开关节点，该点在开关电源运行中会产生较高的电压尖峰，该尖峰可能影响器件的可靠性和使用寿命，甚至直接过压损坏器件。因此需要着重测试SW的对地电压，测试结果如下：

 

看到上面测试结果中，在负载电流是1A和3A这两个条件下，SW电压尖峰值分别为：12.39V和11.99V，这两个值都在手册允许的最大脉冲电压内，而且余量较大。

效率和损耗是BUCK IC的一个非常重要的指标，表征方案能量转化率，高效的转换方案往往具有高的可靠性，下面是本次测评的数据，测试条件：输入5V，12V，36V，输出电压3.3V，负载区间，0-3A。测试结果如下：

根据以上测试结果，看到方案总体效率随着输入电压减小而增加，在5V和12V输入条件下，基本可以维持90%以上的效率，在36V输入电压条件下，基本可以维持85%以上的效率，可以满足大多数应用。

波特图是从频域反应BUCK方案系统稳定性的一种测试手段，从结果中提取穿越频率处的相位余量和增益余量即可判断系统是否稳定（工程上要求相位余量大于45dB，增益余量大于10dB即可）。我们本次测试主要测的是36V，12V，5V这三种标准电压条件下的波特图，测试结果如下：

热性能也是BUCK IC的一个关键参数，主要反应方案的散热性能，下图是VIN=12V输入，负载3A条件下运行10min后记录的温度情况，看到环境温度25℃条件下，温升大约为35℃，计算热阻RTH=35℃/1.25W=28℃/W，和手册给出的热阻参数基本吻合。

一般BUCK IC内部会集成很多保护功能，例如过流保护，过压保护，过温保护等，一般要求触发保护后芯片不能损坏，方案可以正常使用。下面是OCP和SCP的测试波形：

可以看到，本BUCK IC采用的是打嗝保护OCP模式，而且会有Retry机制，当过载条件解除后，会恢复正常输出电压。

最后，我们评估测试一下带负载上下电的功能，该测试项目主要反应方案在上电和下电过程中的稳定性和可靠性，目前测试条件为：VIN=12V，VOUT=3.3V，工作模式AAM，负载电流ILOAD=3A。下图中，CH1,CH2,CH2,CH4分别代表输出，使能，开关节点以及PG的波形，通过使能信号控制上下电动作：

通过测试结果看出，该方案上下电过程中稳定可控，输出电压没有异常跌落和不单调现象，SW，EN，PG信号也都符合时序。