深入剖析 Enpirion EN6360QI 8A DC/DC 轉(zhuǎn)換器評估板

引言

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源模塊的性能和設(shè)計便利性至關(guān)重要。Altera Enpirion 的 EN6360QI 8A DC/DC 轉(zhuǎn)換器評估板為工程師提供了一個便捷的測試和開發(fā)平臺。今天，我們就來詳細探討一下這款評估板的特點、使用方法以及相關(guān)注意事項。

文件下載：EVB-EN6360QI.pdf

評估板特點

高度集成

EN6360QI 集成了電感器、功率 MOSFET、控制器、大部分補償網(wǎng)絡(luò)以及針對系統(tǒng)故障的保護電路。這種高度集成的設(shè)計顯著減少了電路板的占用空間和元件數(shù)量，相較于其他競爭方案具有明顯優(yōu)勢。不過，評估板的設(shè)計并非以最小化占用空間為首要目標，而是更注重通過編程選項、夾線和測試點等方式方便評估。

可編程輸出電壓

用戶可以通過電阻分壓器對輸出電壓進行編程。電阻分壓器允許用戶將輸出電壓設(shè)置在 0.6V 至 ( (V{IN }-V{DROPOUT }) ) 的范圍內(nèi)。其中，壓降電壓約為 (0.1*ILOAD)。評估板出廠時配備了一個 (R{A}) 和四個可能的 (R{B}) 電阻，用戶可以通過跳線設(shè)置選擇 (R_{B}) 電阻，以實現(xiàn)多種輸出電壓。

補償網(wǎng)絡(luò)

EN6360QI 內(nèi)部集成了大部分補償網(wǎng)絡(luò)，但反饋部分需要一個外部相位超前（零）電容和電阻。通過選擇合適的元件值，可以針對給定的輸入電壓和環(huán)路帶寬實現(xiàn)最佳補償。相關(guān)元件值的計算可以參考圖 1 中的公式。

同步功能

評估板為 S_IN 提供了一個 SMC 連接器的占位（未安裝）?？梢詫?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/時鐘/" target="_blank">時鐘源應(yīng)用于 S_IN，使設(shè)備的開關(guān)頻率與外部源同步。S_OUT 將輸出與開關(guān)頻率同步的時鐘信號，一個 EN6360QI 的 S_OUT 可以連接到另一個 EN6360QI 設(shè)備的 S_IN。

保護與濾波

評估板具備輸入去耦和反極性保護功能，可防止常見的安裝失誤對設(shè)備造成損壞。此外，在輸入和輸出邊緣設(shè)有 0805 陶瓷電容的阻焊層開口。如果要對該板進行輻射 EMI 測試，建議在每個板邊緣放置一個 10uF、0805、X7R 或 X5R 電容。輸入邊緣的電容用于輸入電纜的高頻去耦，輸出邊緣的電容用于模擬典型的負載去耦電容。

快速啟動指南

步驟 1：禁用 ENA 跳線

將“ENA”跳線設(shè)置到禁用位置，確保在進行其他設(shè)置時設(shè)備處于安全狀態(tài)。

步驟 2：設(shè)置輸出電壓

通過在連接器插頭 J5 的所需位置放置跳線來設(shè)置輸出電壓。如果所有跳線位置都保持開放，則 (R{B}) 將為開放狀態(tài)，(V{OUT }) 標稱值為 0.6V。其他位置將選擇四個可能的 (R{B}) 電阻。表 1 顯示了 (R{A}) 和所有可能的 (R{B}) 值，以及每個 (R{A}) 和單個 (R{B}) 組合所產(chǎn)生的 (Vout)。需要注意的是，該板的 (R{A})、(C{A}) 和 (R{B}) 值已針對約 6.2V 的輸入電壓進行了優(yōu)化。如果輸入電壓較低，為了獲得最佳瞬態(tài)響應(yīng)，需要重新計算并安裝新的 (R{A})、(C{A}) 和 (R_{B}) 值。

步驟 3：設(shè)置 M/S 跳線

如果不需要并行操作，將 M/S 跳線保持未安裝（懸空）狀態(tài)。

步驟 4：設(shè)置 SEL 跳線

SEL 跳線控制 EN_PB 引腳。如果保持懸空，該引腳將在內(nèi)部上拉至高電平，設(shè)備將支持預(yù)偏置負載下的單調(diào)啟動。若要將該引腳拉低，可將跳線放置在中間和右側(cè)引腳之間，就像圖 2 中 ENABLE 引腳的設(shè)置一樣。

步驟 5：連接電源

將電源連接到輸入電源連接器 VIN (J7) 和 GND (J11)，并將電源設(shè)置為所需的電壓（≤6.6V）。要注意電源極性，盡管評估板配備了反極性保護二極管，但反轉(zhuǎn)輸入極性仍然可能對設(shè)備造成損害。

步驟 6：連接負載

將負載連接到輸出連接器 VOUT (J6) 和 GND (J10)。

步驟 7：上電

給評估板上電，并將 ENA 跳線移動到啟用位置。此時，EN6360QI 已上電并產(chǎn)生所需的輸出。你可以進行效率、紋波、線/負載調(diào)節(jié)、負載瞬態(tài)、電源正常、過流限制和溫度相關(guān)的測量。

步驟 7A：上電/下電行為測試

移除 ENA 跳線，將脈沖發(fā)生器（輸出禁用）信號連接到 ENA 的中間引腳和地。設(shè)置脈沖幅度為 0 至 2.5 伏，脈沖周期為 10 毫秒，占空比為 50%，過渡時間小于 1 微秒。將示波器探頭連接到 ENA、POK 和 (V_{OUT })，并確保接地良好。啟用脈沖發(fā)生器輸出，觀察當(dāng) ENA 變?yōu)楦唠娖胶偷碗娖綍r (Vout) 電壓的變化情況。

步驟 8：鎖相測試

通過移動 ENA 跳線禁用設(shè)備，然后關(guān)閉設(shè)備電源。將脈沖發(fā)生器（正確端接且輸出禁用）信號連接到 S_IN 和 GND，最好使用 SMC 連接器。設(shè)置脈沖幅度為 0 至 2.5 伏，脈沖頻率為轉(zhuǎn)換器的自由運行頻率。將示波器探頭連接到 S_IN 和 S_OUT，給設(shè)備上電并啟用設(shè)備。注意 S_OUT 的頻率，它應(yīng)該是自由運行的開關(guān)頻率?，F(xiàn)在啟用脈沖發(fā)生器輸出，S_OUT 應(yīng)該與 S_IN 鎖定，并具有固定的延遲。掃描時鐘頻率，記錄兩端的鎖定范圍。

測試建議

電壓測量

為保證測量準確性，應(yīng)使用評估板上提供的表面貼裝測試點進行所有輸入和輸出電壓測量，以消除線路和負載電纜上的電壓降，避免產(chǎn)生錯誤讀數(shù)。

電流測量

使用串聯(lián)電流表或精確的分流電阻測量輸入和輸出電流，這在測量效率時尤為重要。

信號測量

使用低環(huán)路電感的探頭尖端測量 (V_{OUT}) 和開關(guān)信號，以避免噪聲耦合到探頭接地線上。輸出紋波和負載瞬態(tài)偏差可以在 TP19 處方便地測量。如需更精確的紋波測量，請參考 Enpirion 相關(guān)應(yīng)用筆記。

狀態(tài)監(jiān)測

評估板為 POK 信號提供了上拉電阻，可隨時監(jiān)測電源正常狀態(tài)。

軟啟動電容

評估板上安裝了軟啟動電容，以提供合理的軟啟動時間。如有需要，可以根據(jù)實際情況進行更換。

過流保護

過流保護電路通常將最大負載電流限制在約 14.5A。

輸入和輸出電容

評估板上使用的輸入電容和輸出電容的值可以參考 BOM 部分。這些電容的選擇是為了實現(xiàn)更好的性能和更小的占用空間。需要注意的是，電容必須采用 X5R 或 X7R 電介質(zhì)配方，以確保在工作電壓和溫度范圍內(nèi)具有足夠的電容值。

總結(jié)

Enpirion EN6360QI 8A DC/DC 轉(zhuǎn)換器評估板為工程師提供了一個功能強大且易于使用的測試平臺。通過合理設(shè)置和測試，可以充分發(fā)揮該轉(zhuǎn)換器的性能。在使用過程中，務(wù)必遵循操作步驟和注意事項，以確保設(shè)備的安全和測量的準確性。你在使用類似評估板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。