1.2A、20V非同步降壓調節器評估板使用指南

一、引言

在電子設計中，降壓調節器是常見且關鍵的元件。ADP2300/ADP2301評估板為我們提供了一個便捷的平臺，用于評估1.2A、20V非同步降壓調節器的性能。本文將詳細介紹該評估板的特性、使用方法以及典型性能等方面，希望能為電子工程師們在實際設計中提供參考。

文件下載：ADP2300-EVALZ.pdf

二、評估板特性

2.1 電氣性能

• 負載電流：最大負載電流可達1.2A，能滿足大多數中小功率設備的需求。
• 輸出精度：在整個溫度范圍內，輸出精度控制在±2%，確保了輸出電壓的穩定性。
• 輸入電壓范圍：寬輸入電壓范圍為3.0V至20V，適應多種電源環境。
• 輸出電壓：輸出電壓范圍從0.8V到0.85 × VIN，可根據實際需求進行調整。

2.2 功能特性

• 開關頻率：提供700kHz（ADP2300）或1.4MHz（ADP2301）兩種開關頻率選項，工程師可以根據效率和解決方案尺寸的權衡來做出設計決策。
• 模式切換：具備自動PFM/PWM模式切換功能，能在不同負載情況下優化效率。
• 使能引腳：精密使能引腳帶有遲滯功能，可用于與其他輸入/輸出電源進行時序控制，也可通過電阻分壓器作為可編程欠壓鎖定（UVLO）輸入。
• 集成元件：集成了高端MOSFET和自舉二極管，減少了外部元件數量，簡化了設計。
• 設計工具：支持ADIsimPower?在線設計工具，方便工程師進行電路設計和仿真。
• 封裝形式：采用超小型6引腳TSOT封裝，節省了電路板空間。

三、評估板使用方法

3.1 跳線設置

跳線J5用于啟用或禁用器件。連接位置1和2可啟用器件；連接位置2和3則禁用器件；不連接跳線時，可獲得約7.8V的VIN啟動電壓。

3.2 輸入電源連接

在連接電源之前，確保評估板處于關閉狀態。如果電源帶有電流表，可使用該表監測輸入電流；若電源沒有電流表，則需串聯一個電流表。將電源正極連接到評估板的VIN端子（J1），負極連接到GND端子（J3）。

3.3 輸出負載連接

連接負載前同樣要確保板處于關閉狀態。若負載帶有電流表或無需測量電流，可直接將負載連接到演示板，正負載連接到VOUT端子（J2），負負載連接到GND端子（J4）；若使用電流表，需將其與負載串聯。

3.4 電壓表連接

使用電壓表測量輸入和輸出電壓時，要確保電壓表連接到板上的正確測試點，避免因導線和連接點的電壓降導致測量誤差。輸入電壓測量時，將電壓表正極連接到輸入電容（C2）正極，負極連接到負極；輸出電壓測量時，將電壓表正極連接到輸出電容（C3或C4）正極，負極連接到負極。

3.5 上電操作

當電源和負載連接好后，即可為評估板上電。若跳線J5未連接且輸入電源電壓高于7.8V，輸出電壓將升至3.3V。

3.6 性能測量

• 開關波形測量：使用示波器觀察開關波形，將探頭尖端置于電感連接SW引腳的一端，探頭接地端接GND。設置示波器為直流，5V/格，1μs/格時基。
• 負載調節測量：通過增加輸出負載電流并測量輸出電容（C3或C4）兩端的輸出電壓來測試負載調節性能。
• 線路調節測量：改變輸入電壓并在固定輸出電流下測量輸出電壓，輸入電壓可在輸入電容（C2）兩端測量，輸出電壓在輸出電容（C3或C4）兩端測量。
• 效率測量：效率η通過比較輸入功率和輸出功率來計算，公式為(eta=frac{V{OUT } × I{OUT }}{V{IN } × I{IN }})。
• 電感電流測量：將電感的一端從板上的焊盤上移除，使用導線連接焊盤和電感，然后用電流探頭測量電感電流。
• 輸出電壓紋波測量：將示波器探頭跨接在輸出電容（C3或C4）兩端，探頭接地端接電容負極，探頭尖端接正極。設置示波器為交流，1mV/格，1μs/格時基，20MHz帶寬。為獲得干凈的電壓紋波測量結果，要盡量縮短示波器探頭的接地長度。
• 輸出電壓調整：ADP2300/ADP2301演示板輸出預設為3.3V，可使用公式(V{OUT }=0.800 V timesleft(1+frac{R{2}}{R_{4}}right))調整輸出電壓。

四、典型性能特性

文檔中給出了一系列典型性能曲線，包括不同輸出電壓下的效率曲線、負載調節曲線、線路調節曲線等。例如，在(V{N}=12 ~V)，(f{s w}=1.4 MHz)時，不同輸出電壓（5.0V、3.3V、2.5V）下的效率曲線展示了效率隨輸出電流的變化情況；負載調節曲線則反映了在不同開關頻率下，輸出電壓隨負載電流的變化。這些曲線為工程師在設計中評估調節器的性能提供了重要參考。

五、演示板原理圖和物料清單

5.1 ADP2300

原理圖展示了各元件的連接方式，物料清單詳細列出了所需元件的型號、數量、制造商等信息。例如，電容C1為0.1μF、25V、0603、X7R的Murata電容，型號為GRM188R71E104KA01；電感L1為10μH、2.1A的Vishay屏蔽功率電感，型號為LPS6225-103MLC。

5.2 ADP2301

與ADP2300類似，ADP2301也有相應的原理圖和物料清單。不同之處在于電感L1為4.7μH、3.0A的Vishay屏蔽功率電感，型號為LPS6225-472MLC，開關頻率為1.4MHz。

六、演示板布局

文檔提供了演示板的各層布局圖，包括頂層、第二層、第三層和底層。工程師可以根據布局圖了解元件的分布和布線情況，為實際設計中的PCB布局提供參考。

七、注意事項

7.1 ESD防護

該評估板為靜電放電（ESD）敏感設備，盡管產品具有專利或專有保護電路，但高能量ESD仍可能導致器件損壞。因此，在操作過程中要采取適當的ESD防護措施，避免性能下降或功能喪失。

7.2 法律條款

使用評估板即表示同意相關的法律條款和條件。評估板僅供評估使用，不得用于其他目的，且不得出租、租賃、銷售、轉讓等。同時，要遵守保密規定，不得將評估板的任何部分披露或轉讓給其他方。若評估板出現損壞或進行了修改，需及時告知ADI。

八、總結

ADP2300/ADP2301評估板為電子工程師提供了一個全面評估1.2A、20V非同步降壓調節器性能的平臺。通過了解其特性、使用方法和典型性能，工程師可以更好地將該調節器應用于實際設計中。在使用過程中，要注意ESD防護和遵守相關法律條款，確保評估板的正常使用和性能穩定。大家在實際設計中是否遇到過類似評估板使用的問題呢？歡迎在評論區分享交流。