ISL6442EVAL1Z評估板：高性能雙調節器評估利器

在電子設計領域，擁有一款合適的評估板對于快速驗證和測試芯片性能至關重要。今天我們就來深入了解一下ISL6442EVAL1Z評估板，它主要用于評估ISL6442雙開關穩壓器以及一個線性穩壓器，為工程師們提供了便捷的測試和驗證平臺。

文件下載：ISL6442EVAL1Z.pdf

一、輸出配置

1. 線性輸出

線性輸出(V{OUT 3})被設置為(5.0V)，電流為(0.3A)，輸入電壓(V{IN 3}=6V)。線性輸出支持約(1W)的功率，其輸出電流能力主要取決于所安裝的FET的功耗。計算公式為(P{Vout3} =(V{IN3 }-V{OUT3 }) * I{out3})。同時，PNP雙極型晶體管的散熱能力也是設計和布局時需要考慮的因素。

2. 開關輸出

開關輸出的開關頻率約為(1.4MHz)，該頻率由RT引腳所選的電阻決定。目前支持的開關輸出電流范圍受所用FET的限制，例如FDS6912A雙FET（SO - 8封裝）最大可處理(3A)電流。不過，ISL6442的柵極驅動器理論上能夠驅動分立的上下FET，以實現高達(25A)的輸出電流，只是在這塊評估板上未做支持。

二、快速啟動評估

1. 連接方式

從評估板的照片（圖1）和頂層布局圖（圖2）可以清晰看到其輸入和輸出連接方式。兩個開關穩壓器共享一個輸入(V{IN})，線性穩壓器則有獨立的輸入(V{IN3})和接地端。每個輸出都有用于(V_{OUT})和接地的接線柱，還有用于低噪聲波形測試的示波器探頭插座。

2. 輕載快速設置

進行快速簡單測試時，只需一個(6V)電源。將(P1 (V{IN}))和(P7 (V{IN3}))相互連接并接到(6V)電源，再將電源接地端連接到(P2)和(P9)，然后給每個輸出接上輕負載。開啟電源后，三個輸出應達到預期的直流值，可使用電壓表或示波器進行查看。需要注意的是，(V{OUT1})和(V{OUT2})的上升時間約為幾毫秒，而(V{OUT3})的上升速度會快很多。在這個簡單示例中，IC和三個輸入共享一個電源電壓，但實際上線性穩壓器的(V{IN3})可以使用不同的電壓，因為它有獨立的輸入接線柱。

三、評估板特性與修改

1. 重載評估

若要評估重載情況，可以在相應輸出和接地之間連接負載，負載可以是電阻、電子負載或實際負載。由于接線柱間距較小，強烈建議在連接負載時關閉電源。開關輸出至少能夠提供(3A)電流，若嘗試更高電流，需監測FET的溫度，確保條件允許。同時，要保證輸入電源能夠提供驅動最大測試負載所需的輸入電流。

2. 輸出電壓控制

• 開關頻率：開關頻率由RT引腳連接到接地的電阻（R4）控制，具體的電阻值與頻率的曲線可參考數據手冊。
• 輸出電壓：每個輸出電壓由從輸出到其FB引腳再到接地的電阻分壓器決定。計算電阻值的公式可參考ISL6442數據手冊。不過，輸出電壓存在一定限制。開關穩壓器的占空比可接近(100%)，但會受到死區時間、最大負載下FET的(r{DSON})、開關頻率等因素的限制。最大輸出電壓受可用的(V{IN})限制，若要提高輸出電壓，需檢查FET和其他輸出組件的額定值，確保它們能夠承受。最小輸出電壓略高于(0.6V)的內部參考電壓。線性穩壓器的最大輸出電壓受(V_{IN3})和LCDR引腳（由(5V)偏置）的限制，接近板上設置的(5V)，不建議超過該值，最小電壓同樣略高于(0.6V)內部參考電壓。
• 輸出禁用：JP1用于通過將SS/EN1短接到接地來禁用(V{OUT1})，JP2對(V{OUT2})具有相同的功能。

四、性能波形

1. 上電序列

圖3展示了典型的上電序列，當所有輸入連接到單個(V{IN}=V{IN 3}=6V)時，當(V{CC})超過其POR上升觸發點（約(4.4V)），IC被啟用，線性輸出(V{OUT3})幾乎立即上升。同時，兩個SS/EN引腳開始充電（圖中未顯示），但輸出直到SS/EN引腳電壓達到約(1V)才開始上升，此時兩個開關輸出同時開始軟啟動上升。通過選擇SS/EN電容的比例以匹配輸出電壓，可使兩個輸出初始時相互跟蹤。上升時間約為幾毫秒，由板上的SS/EN電容決定。

2. 軟啟動波形

圖4詳細展示了PWM1的軟啟動波形（PWM2類似）。完整的SS/EN1上升過程可見，輸出直到SS/EN超過約(1V)的使能閾值才開始上升。輸出從零上升到滿量程，而SS/EN1從(1.0V)上升到(1.6V)。最后，EN/SS1繼續上升到約(3.2V)，此時上升過程完成（若兩個輸出上升過程都完成，PGOOD定時器將從此點開始計時）。

3. 開關和紋波波形

圖5和圖6分別展示了PWM1在無負載和(3A)負載下的開關信號（PHASE1信號，與UGATE1具有相同的時序）和輸出電壓紋波。開關頻率為(1.4MHz)。

4. 過流打嗝模式

圖7展示了過流打嗝模式。在時間(T0)，SS/EN2放電到接地（由于放電晶體管的尺寸和定時電容的大小限制，可能無法達到接地）。當SS/EN2低于約(1V)時，輸出關閉，負載電流降為零（在時間(T1)發生）。當SS/EN2再次上升到(1V)以上時，(V_{OUT2})將嘗試再次開啟。如果輸出仍然短路，每個時鐘周期的輸出電流將被限制在一個足夠低的平均值，以保證功耗合理。

五、總結

ISL6442EVAL1Z評估板展示了一款簡單但高性能的雙穩壓器，適用于各種應用，尤其在計算機系統中表現出色。ISL6442的高電流MOSFET驅動器提供了高效的電源轉換解決方案，減少了外部組件數量，并且占用空間小。文檔還提供了詳細的原理圖、物料清單和板布局等信息，雖然板布局在性能和面積優化方面還有提升空間，但為測試提供了便利。

各位工程師朋友們，你們在使用類似評估板時遇到過哪些有趣的問題或挑戰呢？歡迎在評論區分享交流。