探索Enpirion EN2360QI DC - DC轉(zhuǎn)換器評估板：功能與使用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源模塊的選擇和評估至關(guān)重要。今天，我們來深入了解一下Altera Enpirion的EN2360QI DC - DC轉(zhuǎn)換器評估板，看看它能為我們帶來哪些便利和優(yōu)勢。

文件下載：EVB-EN2360QI.pdf

一、評估板概述

1. 適用范圍

這份評估板用戶指南適用于安裝在編號為06978 rev A的PCB上的EN2360設(shè)備，該P(yáng)CB背面有三個組件。同時，使用時還需參考最新的設(shè)備數(shù)據(jù)表。

2. 集成特性

EN2360QI具有高度集成的特點(diǎn)，它集成了電感器、功率MOSFET、控制器、大量補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)以及針對系統(tǒng)故障的保護(hù)電路。這種高度集成大大減少了電路板的占用空間和元件數(shù)量，相比其他競爭解決方案具有明顯優(yōu)勢。

3. 輸出電壓可編程

通過電阻分壓器，用戶可以將輸出電壓設(shè)置在0.6V至3.3V的范圍內(nèi)。評估板出廠時配備了4種電阻分壓器選項，上拉電阻固定且并聯(lián)了一個相位超前電容，通過跳線選擇4個下拉電阻之一，即可實現(xiàn)不同的輸出電壓。若要改變輸出電壓 (V_{OUT}) ，只需保留上拉電阻和電容，更換下拉電阻即可。

4. 電容選擇

輸入和輸出電容采用X5R或X7R多層陶瓷芯片電容，軟啟動電容是小容量的X7R MLCC。電路板上還預(yù)留了多個輸入和輸出電容的焊盤，方便用戶評估不同輸入/輸出電容組合下的性能。

5. 接口設(shè)計

評估板提供了ENA和POK的夾式端子，以及 (12V{IN})、AVIN和 (V{OUT}) 端子的香蕉插孔。此外，還設(shè)置了多個信號和GND夾式測試點(diǎn)，用于測量 (V{IN})、(V{OUT}) 和GND節(jié)點(diǎn)。

6. 使能引腳

使能引腳根據(jù)數(shù)據(jù)表建議，通過電阻分壓器預(yù)連接到PVIN和GND。用戶也可以通過向ENA夾式端子施加外部信號來控制使能。

7. 時鐘同步和頻譜擴(kuò)展

評估板為S_IN輸入提供了SMA連接器的焊盤，通過該引腳的開關(guān)輸入，可使設(shè)備時鐘與外部信號鎖相，將干擾拍頻移出頻段。向該引腳施加掃頻信號可實現(xiàn)擴(kuò)頻操作，降低發(fā)射EMI噪聲頻譜中的峰值。同時，為S_OUT引腳提供了雙引腳插頭焊盤，可用于將另一個EN2360與S_OUT引腳輸出的開關(guān)頻率同步。

8. 保護(hù)設(shè)計

評估板具備輸入去耦和PVIN（12VIN）反極性保護(hù)，可防止常見的設(shè)置失誤對設(shè)備造成損壞。但需注意，AVIN輸入沒有反極性保護(hù)。

二、快速啟動指南

1. 檢查背面組件

評估板背面有一些額外組件，包括從PVIN到使能再到GND的電阻分壓器（原理圖中標(biāo)記為NR1和NR2）。因此，J3不需要跳線，且AVIN測試點(diǎn)TP28左側(cè)的組件FB1不應(yīng)安裝。若電路板背面沒有這些組件或FB1仍已安裝，請聯(lián)系A(chǔ)ltera電源應(yīng)用支持。

2. 連接電源

將12V標(biāo)稱電源連接到輸入電源連接器12VIN（J7）和GND（J11），并將電源設(shè)置為所需電壓。注意電源極性，盡管評估板帶有反極性保護(hù)二極管，但在某些情況下可能無法完全保護(hù)設(shè)備。

3. 選擇AVIN供電方式

根據(jù)需求選擇AVIN的供電方式。若使用單輸入電源模式并使用片上AVINO引腳，在J1上安裝短路跳線；若要提供外部AVIN，則移除J1上的跳線，并將3.3V標(biāo)稱電源連接到AVIN（J9）和GND（J11）。需注意，若提供外部AVIN，必須先開啟AVIN，再開啟PVIN，關(guān)閉時順序相反，否則可能損壞設(shè)備。同時，要注意AVIN輸入極性，該輸入沒有反極性保護(hù)，且不要在J1跳線安裝的情況下施加外部AVIN。

4. 連接負(fù)載

將負(fù)載連接到輸出連接器 (V_{OUT})（J6）和GND（J10）。

5. 選擇輸出電壓設(shè)置跳線

根據(jù)圖2選擇輸出電壓設(shè)置跳線。需注意，由于電路板上電阻的公差，每個輸出電壓設(shè)置的公差可能比數(shù)據(jù)表中指定的VFB引腳公差更大。此外，該版本評估板的環(huán)路補(bǔ)償電路適用于較寬范圍的PVIN和 (V{OUT}) 值，若要針對特定的PVIN/ (V{OUT}) 工作點(diǎn)優(yōu)化環(huán)路，請參考數(shù)據(jù)表中的補(bǔ)償表。

6. 上電操作

在雙電源模式下，先施加AVIN，再施加12VIN；單電源模式下，直接施加12VIN。由于有從PVIN到使能的電阻分壓器，EN2360QI此時已上電。此時可進(jìn)行各種測量，如效率、線路和負(fù)載調(diào)節(jié)、輸入/輸出紋波、負(fù)載瞬態(tài)、壓降電壓等，還可測量過流跳閘電平、短路保護(hù)、欠壓鎖定閾值和輸出電壓的溫度系數(shù)。用戶也可以使用外部源控制ENA跳線，在雙電源模式下，還可以通過移除背面的NR1、在FB1焊盤上短路并使用短路跳線將J3的中點(diǎn)連接到左引腳，將使能連接到AVIN。在嘗試各種開關(guān)組合之前，請查看數(shù)據(jù)表中的上電順序部分。

6A. 上電/下電行為測試

將脈沖發(fā)生器（輸出禁用）信號連接到ENA下方的夾式測試點(diǎn)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%。將示波器探頭連接到ENA、SS、POK和 (V{OUT}) ，并確保接地良好。給評估板上電，啟用脈沖發(fā)生器輸出，觀察ENA升高和降低時SS電容和 (V{OUT}) 電壓的斜坡變化。設(shè)備斷電時，會以可控方式降低輸出電壓，然后完全關(guān)閉。同時，還可以觀察設(shè)備上電/下電時POK信號斷言/取消斷言時的輸出電壓水平，以及干凈的輸出電壓斜坡和POK信號。

7. 外部時鐘同步/擴(kuò)頻模式

若要激活該模式，可能需要在J4處焊接一個SMA連接器，也可以將輸入時鐘信號引線直接焊接到J4的通孔。先關(guān)閉設(shè)備電源，將ENA置于禁用位置，連接時鐘信號。時鐘信號應(yīng)干凈，頻率范圍符合數(shù)據(jù)表規(guī)定，幅度為0至2.5伏，占空比在20%至80%之間。在S_IN信號禁用的情況下，給設(shè)備上電并將ENA跳線置于啟用位置，此時設(shè)備上電并輸出所需電壓，以自由運(yùn)行頻率進(jìn)行開關(guān)操作。可以在測試點(diǎn)SW和GND之間觀察開關(guān)波形。啟用S_IN信號后，只要外部時鐘參數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)，內(nèi)部開關(guān)頻率將自動與外部施加的頻率鎖相。通過將示波器探頭連接到輸入時鐘和SW測試點(diǎn)，可以觀察鎖相情況。通過上下掃描外部時鐘頻率，直到設(shè)備在范圍的兩個極端剛剛失鎖，即可確定鎖相范圍。對于擴(kuò)頻操作，輸入時鐘頻率可以在鎖相范圍內(nèi)的兩個頻率之間掃描，掃描（抖動）重復(fù)率應(yīng)限制在10kHz。在測量輻射EMI之前，在PCB的輸入和輸出邊緣（C8和C9位置）放置一個10uF/0805、X7R電容，并將PVIN電源和負(fù)載連接到電路板上或靠近這些電容的位置。建議僅在單電源模式下進(jìn)行EMI測試，以簡化測試設(shè)置。

三、測試建議

1. 電壓測量

使用電路板上提供的測試點(diǎn)（TP13至TP16）進(jìn)行所有輸入和輸出電壓測量，以消除線路和負(fù)載電纜上的電壓降，避免產(chǎn)生錯誤讀數(shù)。

2. 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。

3. 信號測量

使用低環(huán)路電感的示波器探頭測量開關(guān)信號和輸入/輸出紋波，以避免噪聲耦合到探頭接地線。輸入紋波、輸出紋波和負(fù)載瞬態(tài)偏差最好在相應(yīng)的輸入/輸出電容附近測量。如需更準(zhǔn)確的紋波測量，請參考Enpirion應(yīng)用筆記。

4. POK信號監(jiān)測

評估板為POK信號配備了上拉電阻，可通過標(biāo)記為POK的夾式引線監(jiān)測電源OK狀態(tài)。

5. 過載保護(hù)

該產(chǎn)品具有內(nèi)置短路保護(hù)，若需要過載保護(hù)，則需使用適當(dāng)?shù)耐獠拷鉀Q方案，具體細(xì)節(jié)請參考Enpirion應(yīng)用筆記。

四、物料清單

文檔中詳細(xì)列出了評估板的物料清單，包括各種電容、電阻、二極管、連接器、測試點(diǎn)和芯片等的規(guī)格和數(shù)量。這為工程師在設(shè)計和維護(hù)過程中提供了準(zhǔn)確的參考。

五、聯(lián)系信息

若在使用過程中遇到問題，可聯(lián)系A(chǔ)ltera Corporation，其地址為101 Innovation Drive, San Jose, CA 95134，電話為408 - 544 - 7000，官網(wǎng)為www.altera.com。

通過以上介紹，相信大家對Enpirion EN2360QI DC - DC轉(zhuǎn)換器評估板有了更全面的了解。在實際設(shè)計中，合理利用評估板的各項功能和特性，將有助于提高電源模塊的設(shè)計效率和性能。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。