<h1>PMD3478S</h1> <p>提供±12V 2A 的开关电源输出和 ±5V 150mA 的线性稳压器输出.</p> <p>LM3478，SEPIC 构型，3.5V - 24V 宽幅输入，兼容锂电芯 USB Vbus PD 笔记本电源等. 防反接.</p> <p>输入接口:</p> <ul> <li>5525 DC 圆筒接口，适应笔记本/显示器/一体机电源适配器的常用接口</li> <li>5.08mm 螺钉接线端子，适应电池组</li> <li>USB Type C，可使用移动电源/移动设备充电器等</li> </ul> <h2>输入保护</h2> <p>输入保护包括防极性反接，防电流倒灌，防过电流.</p> <p>使用螺钉接线端子，存在反接可能; 另外部分圆筒 DC 接口的极性相反(大多数为外负内正). 反接可能导致器件闩锁 发热 损坏 电解电容爆炸等. 对于本电源模块，使用 SEPIC 构型后输入输出无直流耦合，所连接负载不会损坏; 但电源板本身会损坏.</p> <p>对于汽车应用，在维修过程中可能拆装电池，如果反接将严重损坏电子器件. 使用一个肖特基二极管可以简单地实现防反接和防倒灌，但其在大负载电流下发热严重. 因而各厂商为汽车应用设计了一些可实现防反接，防过流等功能的理想二极管控制器. 另外，适用于服务器的冗余电源设计 ORing 和一些电源路径管理也需要使用类似的芯片. 这些应用中通常已经设计了避免反接的接口或其他机制，因而重点在防电流倒灌等.</p> <p>需要注意，反接保护前不能设置极性电容.</p> <p>仅使用 MOSFET 分立器件保护，一般只能保护极性，不能保护反电流.</p> <p>在正向电压下，功率 P-MOS 内部集成的体二极管正偏导通，后级电容充电，电压升高直到足以使沟道打开，从而保持通态. 过程中体二极管承受冲击电流，因而需要对其温升进行核算. 综合考虑通态电阻和电流水平，使用两个 SOT-23-3 封装的 AO3401 以分担温升.</p> <p>在 P-MOS 前设置 PTC 可恢复保险丝和 TVS 二极管，以应对输入连接过程中可能出现的放电事件.</p> <p>并联功率 MOSFET需要考虑可能存在的栅极振荡，热失控等事件. 不是开关应用，可以忽略.</p> <p>Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation, MOSFET Paralleling(Parasitic Oscillation between Parallel Power MOSFETs), 2018 结论: 静态, 少有发生热致击穿. 开关过程会造成 GS(th)小的承受更高应力. 另外在分布电感作用下进行开关可能出现栅极振荡. Colpitts oscillator. 提出筛选 Vgs匹配, 提出每个 MOS 栅极配备电阻. 分布电感在 10nH 水平, 2Ohm 足够避免振荡出现</p> <p>Infineon, Paralleling power MOSFETs in high current applications: Effect of MOSFET parameter mismatch on current and power dissipation imbalance, 2021 May, rev 1.1, Application Note 关注大电流负载下分布不均匀及其造成的热效应. 进行了 2 4 6 个并联的实测, 对不同gsth 功耗差进行实测</p> <p>Infineon, PARALLELING POWER MOSFETs, Application Note AN-941 分析了动静态导通. 结论, 每个栅极布置电阻, 紧密热耦合, 确保源极电感相同, 减少杂散电感. 提出齐纳二极管可能造成振荡, 应当在驱动侧设置, 另外提出布线 layout 对称</p> <p>CSD17570Q5B CSD18531Q5A</p> <p>PMP10737 Reverse Polarity and Overvoltage Protection Reference Design for Automotive Systems LM74610 charge pump and N-FET for polarity, input TVS back-to-back</p> <p>TIDUC42 Automotive Reverse Polarity Protection Reference Design LM5050, pm60V, 5A</p> <p>SLVA716A Integrated Load Switches Versus Discrete MOSFETs, Alek Kaknevicius and Arthur Huang, TI, 2019 May</p> <p>LM74700-Q1 $5.3 单外置 NMOS 3.2-65V -65V防反接 防反向电流</p> <p>SLVA139 - June 2003 Reverse Current/Battery Protection Circuits</p> <p>ADI, Primer on PowerPath Controllers, Ideal Diodes & Prioritizers Prioritizer: LTC4416</p> <h2>LM3478 SEPIC 正负开关电源</h2> <p>升降压. LTM8049 正负输出 SEPIC 模块的输入输出电感可以没有直接耦合, 但推测内部仍使用了耦合以降低尺寸，电感量通常可减半. 耦合可以提高电源效率.</p> <p>XL6019 的 SEPIC 应用使用了耦合变压器实现正负输出</p> <p>Coilcraft, Selecting Coupled Inductors for SEPIC Applications Because the two windings of a coupled inductor share the ripple current, the inductance value can be halved.</p> <p>AN-1484 Designing A SEPIC Converter</p> <p>Benefits of a coupled-inductor SEPIC converter, John Betten, 2011</p> <p>将正负 SPEPIC 连接在同一个输入电感和 MOSFET 上，仅使用正输出通道反馈:</p> <ul> <li>减小板尺寸和元件数量</li> <li>增加 MOSFET 和输入电感的电流，加重热负担，可能需要更贵的器件</li> <li>负电压轨道 SEPIC 电容承受更大电压应力，可能更贵，对 MLCC 意味着电容值降级</li> </ul> <h3>补偿计算</h3> <h3>元件参数选择</h3> <h2>Layout</h2> <p>开关节点铺铜，四层对应位置均铺设. 减小对地杂散电容，设立热过孔，均热.</p> <p>对背面散热. MOS 等芯片封装在贴片面上，热阻小.</p> <p>使用地层包裹 MOSFET 栅极驱动信号线，避免干扰位于顶层的反馈和环路补偿.</p> <p>在内地层将输入，SEPIC和LDO部分隔开并使用短粗布线连接，消除地环路.</p> <p>大电流/开关电流路径及其回路在投影上匹配，降低 EMI.</p> <p>除输入输出使用的连接端子/接口使用直插器件以增加机械强度外, 其余器件使用贴片封装. 在正面单面布置器件, 以便贴片过程一次性完成.</p> <h4>热设计</h4> <p>Intel 散热器 正方形 LGA775 LGA115x 72mm LGA1366 LGA2011 80mm, 顶盖 38mm <code>Intel® Core™ i7 Processor Families for the LGA2011-0 Socket: Heatsink to ILM interface</code><br> <br> AMD AM3+/AM3+/FM2+/AM1: 96mm x 48mm AM4: 90mm x 54mm</p> <p>ελεγαντ</p> <p>贴片封装的功率器件能够显著降低尺寸, 但对散热设计提出挑战. 正面器件通过Pad, 热过孔将热量传递至背面进行散热, 可以布置散热片全部贴合. 设计几何外形符合 Socket/LGA2011 的散热器安装螺钉, 可使用标准散热器. 由于接口端子仍是直插器件, 其暴露在背面的引脚必须被剪短, 避免干扰背部散热器安装; 同时背后需要使用具有一定介电强度的导热贴与散热器耦合.</p> <h4>焊接</h4> <p>合理安排焊接顺序, 即首先安装贴片器件, 最后安装直插器件; 首先安装轮廓小的器件, 最后安装轮廓高的器件.</p> <p>该板为 4层板, 在 In.2 和背面设置了大面积地层铜箔, 可能对焊接造成困难; 同时开关节点设置了大量大尺寸的热过孔, 用于将热量传导至背面. 焊接需要的功率可能较大, 因而应该先在拆焊台上预热器件和电路板. 热过孔可能造成锡膏流失, 故应额外涂敷锡膏, 并视情况在焊接完成后翻面, 使用电烙铁从背面补锡, 填充热过孔.</p>