MP2359DJ：一款不错的小型PWM控制器

我在一个论坛上偶然看到有人提到这款PWM控制器。正好我有时会做些电子设备，于是决定买来试试。
既然已经下单，而且也收到了（最近可不是每次都能顺利收到），那确认收货之前，最好还是先检查一下。
介绍、测试和结果都在下文。

其实这些芯片我很早就收到了，只是直到现在才有时间测试。
大约是在新年前后下的单，2月3日收到。
卖家几次都让我挺惊喜，所以我会在评价里附上这篇评测的链接。
一开始他很快就寄出了芯片，后来还主动延长了订单保障期，完全没用我提醒。
于是我告诉他芯片已经收到了，但要等测试完再确认收货。

芯片装在一个很普通的带气泡膜纸信封里寄来。前不久我收到一个LED，却只是装在塑料袋里，完全没有任何保护。


第二个让我惊喜的地方是，卖家放的不是10颗芯片，而是11颗。虽然只是小事，多花了20美分，但还是挺开心的。可以说多出来的那颗正好拿来做实验 :)


芯片采用SOT-23-6封装，两面都有标记。
外观上没什么问题，不过封装带的胶带缠得我一开始有点担心。


这款芯片是带内置功率晶体管的降压PWM控制器。

先来看技术参数（根据数据手册翻译），完整的英文数据手册可通过此链接查看。
峰值输出电流：1.2 A
内置MOSFET导通电阻：0.35 Ω
可稳定驱动低ESR陶瓷输出电容
效率最高可达92%
待机模式下功耗为0.1 µA。
固定工作频率为1.4 MHz
过热保护
逐周期峰值电流限制。
输入电压范围：4.5–24 V
输出电压：0.81–15 V

典型应用电路所需的外围元件不多。
当然也有外围元件更少的芯片，不过我觉得这样已经完全可以接受了。


芯片内部结构。
这款芯片的缺点（严格来说也只是相对而言）大概只有一点：功率开关采用了N沟道晶体管。这会让电路更复杂，需要外接电容，而且芯片无法实现100%占空比，因为驱动器电源的外接电容需要时间充电。
不过这种方案也有优点：N沟道晶体管通常比P沟道晶体管性能更好。

另一个很大的优点是参考电压很低，只有0.81 V，稍后我会解释原因。


这款芯片还有一种更复杂的应用电路。
输入电压低于5 V时，建议加装额外的D3二极管。
输出电压低于5 V时，建议加装D2二极管。
其他情况下不需要额外元件。


前面提到过，这款芯片的参考电压很低。
因此可以用它搭建一个简单的LED驱动器。
这是因为参考电压越高，电流检测电阻上的损耗就越大。大多数芯片都能用来搭建这种电路，但电压越低，驱动器的效率就越高。
而且，低端留有余量总是更好，因为我所知道的大多数简单PWM控制器的参考电压都在1.23–2.5 V之间。


为了检查收到的东西，我只好搭了一块小测试板。
我决定按简单版电路来做，不过根据手头现有元件做了一些调整。
调整主要涉及电容。
厂家建议输入和输出电容分别为10和22µF，我分别用了2×2.8和2×5.6，也就是大约减半。
驱动器的电源电容建议用约10nF；加上额外二极管时可用到1µF，但我用了0.1µF，没加任何二极管。
二极管也是用手头现成的，就是普通的SS34。
建议使用4.7µH电感，我手头的是10µH。

也就是说，我是有意降低了转换器的性能；此外，我还想看看这颗芯片在采用不同于数据手册的参数时表现如何。


我一开始先自己画了PCB走线，但不太满意，于是决定按厂家推荐的方式来做。
这类电路的布线其实相当讲究，不能只按原理图把引脚连起来，还得正确安排PCB布局，因为这会影响很多方面。
比如，PCB布线不当可能会增大输出电压纹波，甚至导致设备完全无法工作。
厂家推荐的PCB布局是这样的。


我画的PCB是这样的。


接下来其实就很简单了。电路板采用LUT热转印法制作，我在这里介绍过。
唯一的问题是，我一时忘了电路板正在腐蚀，结果泡得太久，所以成品效果差了些。
电路板用的是1mm厚的覆铜板。顺便说一句，这种覆铜板很不错，蚀刻后呈半透明状。我现在正在找这种板材，最好是标准尺寸的整张板。


元件选好了。
反馈分压电阻的阻值可以在这个页面轻松算出来，我想不用解释也能看懂各项分别是什么 :)
输入参数：输出电压5 V，分压器输出电压0.81 V。
我选了10k的上臂电阻，程序给出的下臂电阻阻值是2k。


电容是从某台显示器的电路板上拆下来的，电感和二极管是新的。


最后做出了一块小巧、还算整齐的电路板。


电路板尺寸约为23×12.5mm


首先，我用一套由以下设备组成的“测试台”测试了这块小板：
电源
电子负载
万用表
示波器
非接触式温度计

测试了温升和带负载工作情况。


不过，除了发热情况，我还关心效率，所以又用了一台万用表。
这是因为电源的电流表误差比万用表大，而我想得到更准确的测量结果。
由于负载保持不变，我把上次测试中测得的输入电流照片和示波器波形整理到了一起。

输入电压10 V
1. 负载电流0.6 A，输出电压4.84 V
2. 负载电流1.2 A，输出电压4.80 V
两种情况下，纹波都接近仪器的灵敏度极限，而且探头设在1:1模式。


输入电压15 V
1. 负载电流0.6 A，输出电压4.83 V
2. 负载电流1.2 A，输出电压4.81 V
纹波水平与第一次测试相似。


输入电压20 V
1. 负载电流0.6 A，输出电压4.83 V
2. 负载电流1.2 A，输出电压4.81 V
纹波水平又一次接近仪器的灵敏度极限。


之后我又在几种模式下测试了这块板子，不过没有拍照。
1. 转换器自身功耗：输入电压为10 V时是1.3 mA，20 V时是1.4 mA。这1.3～1.4 mA中，约有0.3 mA由反馈分压器消耗。因此，转换器自身功耗（非待机模式下）表现很好。
2. 测试转换器在短路模式下的工作情况。输入电流在10～20 V输入电压范围内约为0.1 A。此时芯片开始发热。
3. 由于短路模式下芯片发热，我还测试了过热保护功能。
当芯片封装温度达到约100℃时（这种小元件很难测温），芯片进入频率约为0.5 Hz的启停模式。暂停期间的输入电流降至50 mA。
如果解除过载，芯片会立即恢复正常工作。

我在数据手册中找到了一张表，列出了不同工作模式下的效率。
我的测试输入电压略有不同，不过我觉得这应该不会造成明显影响。
从图中可以看出，芯片在输出电流约0.6 A、输入电压12 V时效率最高。


我的计算结果表明，转换器的实际效率接近92%，不过这是在输入电压约15 V时测得的。
不过还是要说明一下，我用的元件对效率的影响更可能是负面的，而不是正面的；即便如此，效率也没有低于87.7%。


总结。
优点
价格低
输出过流和短路保护动作可靠
过热保护同样可靠
效率不错
电路简单，无需使用大容量电解电容
纹波非常低
工作频率1.4 MHz
内置基准电压源的电压很低，仅为0.81 V
卖家很不错

缺点
大概就是无法实现100%占空比，因为驱动器的供电电容需要时间充电。

我的看法：我挺喜欢这颗芯片，价格便宜、使用简单、工作出色，卖家也值得点赞。
当然，也有更好的芯片，比如带同步整流、支持更大电流的型号，但我用不着这些功能，尺寸、简单性和价格更有吸引力。
总之，推荐。

另外附上包含数据手册、电路图和PCB布线文件的压缩包——链接。