茂睿芯MK9816測評：高效隔離降壓DC-DC，賦能BMS與工業隔離供電

星球測評 03-25 09:30 259 閱讀 4 贊 5 收藏 0 評論

一、引言

MK9816是一款寬輸入電壓范圍（7V-100V）的同步降壓（Buck）和隔離降壓（ISO-Buck）DC-DC轉換器，為高可靠性隔離電源場景提供解決方案。其核心特性包括：

寬輸入電壓與高效同步整流：支持7V-100V輸入范圍，集成同步MOSFET，高效率，適用于輸入波動較大的工業環境。

多重保護機制：內置輸入欠壓鎖定（UVLO）、過壓/欠壓保護、過流保護及熱關斷功能，確保系統在復雜工況下的穩定性和安全性。

適用低功耗應用場景：集成30mA LDO，支持寬輸入電壓，EN拉低時可提供穩定待機電源，適合為MCU或低功耗器件供電，簡化系統設計并降低待機功耗。

電池管理系統（BMS）供電場景：通過原級和次級隔離輸出，實現電池組間的安全隔離供電，避免電位差干擾，適用于電動汽車、儲能系統等對電氣隔離和安全性要求嚴苛的BMS場景。

通信設備隔離供電場景：提供穩定的隔離電源，滿足工業通信、RS-485/CAN總線等接口的隔離供電需求，抑制地線噪聲和電壓浪涌，保障信號傳輸可靠性。

本文通過實測DEMO板性能，驗證MK9816在效率、穩定性、溫度控制及保護功能等方面的表現，為工程設計提供參考，同時開源DEMO全部文檔資料（詳細的PCB、原理圖、BOM清單等），拿來即用。

二、DEMO介紹

1.實物圖

基于茂睿芯MK9816的DEMO

DEMO板尺寸：60mm × 60mm

包含芯片：主控芯片MK9816（ESOP8封裝），次級LDO穩壓芯片MK740A（與主控芯片無電路關聯，也可使用其它穩壓芯片）

隔離變壓器：47μH，原級與次級匝比1:1

2.公布參數

根據MK9816應用指導書中的內容，以下是DEMO板參數：

寬輸入電壓范圍：20V~100V（支持7V-100V）。
高效率同步整流：MK9816內置同步整流，BOM極簡，降低成本，提升效率
DEMO板一共四路輸出：次級隔離輸出一路，輸出電壓9.5V，最大電流600mA。原級非隔離輸出一路，輸出電壓9.5V，最大電流600mA。內置LDO輸出一路，電壓6.5V-8.5V，最大30mA。次級LDO穩壓輸出一路，電壓3.3V，最大150mA。
多重保護機制：內置多種保護功能，支持輸入欠壓鎖定（UVLO）、輸出過壓/欠壓保護、過流保護及熱關斷等功能。

3.原理圖

三、DEMO實測

1.效率測試

| 測試條件

輸入電壓分別為30V、40V、50V、60V，輸出原級10.3V/次級9.96V，負載電流0.1A-0.6A。

| 測試結果

30V輸入：原級和次級效率范圍：77.29%-90.1%，72.79%-81.95%

40V輸入：原級和次級效率范圍：72.51%-88.9%，69.38%-81.9%

50V輸入：原級和次級效率范圍：74.35%-87.38%，68.61%-80.83%

60V輸入：原級和次級效率范圍：66.26%-86.21%，62.73%-80.18%

| 測試結論

MK9816采用“一拖二”的降壓輸出架構，能夠在原級無需額外降壓器件的情況下，同時提供一路非隔離降壓和一路隔離降壓輸出。測試數據顯示，原級效率普遍高于次級效率，最高效率達到90.1%。這種設計非常適合小功率隔離電源的應用場景，能夠有效簡化系統設計并降低成本。

2.穩定性測試

| 測試條件

輸入電壓30V /60V，負載電流從0A切換至0.6A隨機，觀察輸出電壓波動。

| 測試結果

次級輸出電壓（輸入電壓30V）：

波動比例約為 8.07%，最低電壓：9.2299V，最高電壓：10.0056V

次級輸出電壓（輸入電壓60V）：

波動比例約為 6.40%，最低電壓：9.4214V，最高電壓：10.0444V

原級輸出電壓（輸入電壓30V）：

波動比例約為 0.23%，最低電壓：10.3466V，最高電壓：10.3708V

原級輸出電壓（輸入電壓60V）：

波動比例約為 0.25%，最低電壓：10.3480V，最高電壓：10.3737V

| 測試結論

MK9816在負載突變時，原級輸出電壓的波動極小，適合對電壓精度要求較高的應用場景。次級輸出電壓波動相對較大，這是由于次級采用隔離輸出且沒有反饋控制電路，屬于開環設計，導致其在負載變化時響應較為敏感。適合一般隔離電源應用。對于次級輸出的波動，可以通過提高次級電壓使用線性穩壓器的方式穩定輸出電壓。

3.溫度測試

| 測試條件

輸入60V，輸出10.3V/0.6A，持續運行30分鐘，記錄芯片、PCB散熱銅箔、變壓器溫度。

| 測試結果

核心器件溫度全部低于45℃。

| 測試結論

在輸入60V、輸出10.3V/0.6A的滿載條件下，MK9816持續運行30分鐘后，核心器件溫度均低于45℃，表明其溫升控制良好，散熱性能優異。這種低溫升特性使得MK9816適合長時間高負載工作，尤其適用于對溫度敏感或散熱條件有限的應用場景。

4.短路保護

| 測試條件

輸入DC 30V模擬原級和次級輸出短路，記錄短路保護輸入電流，短路解除后是否恢復正常輸出。

| 測試結果

原級短路后迅速保護，輸入電流小于0.015A。次級短路后保護明顯變慢，輸入電流較大，大于0.15A，變壓器出現呲呲聲。原級和次級短路解除后都恢復了正常輸出，沒有器件損壞。

| 測試結論

MK9816在原級和次級輸出短路時均能觸發保護機制，但保護響應速度有所不同。原級短路后保護迅速，輸入電流極低（小于0.015A），表現出良好的短路保護性能；次級短路后保護響應較慢，輸入電流較大（大于0.15A），且變壓器出現異常聲音，可能是由于次級開環設計導致保護機制相對較弱。短路解除后，原級和次級均能恢復正常輸出，未發生器件損壞。總體來看，MK9816的短路保護功能能夠有效防止器件損壞，但在次級短路時不能長時間短路，輸入電流較大可能出現溫度過熱。

5.輸出紋波

| 測試條件

輸入60V，原級輸出空載/滿載（0.6A），次級輸出空載/滿載（0.6A）。

| 測試結果：

原級空載紋波94mV（峰峰值），滿載紋波174mV（峰峰值）；

次級空載紋波104mV（峰峰值），滿載紋波122mV（峰峰值）。

| 測試結論

MK9816在輸入60V條件下，原級和次級輸出的紋波均處于較低水平，表現出良好的負載適應性和穩定性。原級紋波在滿載時略有增加，但仍符合一般應用要求；次級紋波變化較小，適合對噪聲敏感的場景。總體來看，MK9816的輸出紋波性能能夠滿足大多數小功率隔離電源的應用需求。如果在實際應用中優化有望進一步降低輸出紋波。

6.芯片內部LDO測試

| 測試條件

輸入電壓DC-50V，測試MK9816在EN引腳拉低和拉高時，內部LDO輸出電壓和負載30MA情況，記錄輸出電壓。

| 測試結果

EN引腳拉低，空載輸出電壓8.85V，負載30MA，輸出電壓6.94V，EN引腳拉高，空載輸出電壓10.1V，負載輸出電壓9.98V。

EN拉低，空載

EN拉低，負載

EN拉高，空載

EN拉高，負載

| 測試結論

MK9816內置LDO在EN拉低時表現穩定，適合為系統MCU或低功耗器件提供待機電源，滿足低功耗應用需求；而在EN拉高時，雖然LDO仍能工作，但文檔建議此時不建議使用LDO為系統供電，以避免觸發過溫保護。總體來看，內置LDO在低功耗待機場景中具有較高的實用性，LDO集成在芯片內部，無需外部額外元件，簡化了電路設計，節省了PCB空間。

7.次級LDO-MK740A輸出

| 測試條件

輸入電壓DC-50V，測試次級LDO在EN引腳拉低和拉高時，空載輸出電壓與負載150ma輸出電壓。

| 測試結果

測試時發現次級LDO使能拉低時輸出關閉，只有使能拉高時才會輸出。空載輸出電壓3.26V，負載150ma輸出電壓3.27V。