ROHM BD9B300MUV同步降壓轉(zhuǎn)換器評估板應用解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。ROHM的BD9B300MUV同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器評估板為工程師們提供了一個便捷的平臺，用于評估和應用該轉(zhuǎn)換器。下面我們就來詳細了解一下這個評估板的相關(guān)內(nèi)容。

文件下載：BD9B300MUV-EVK-101.pdf

評估板概述

基本功能

該評估板專為評估ROHM的BD9B300MUV同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器而開發(fā)。它能接受2.7 - 5.5V的電源輸入，輸出穩(wěn)定的3.3V電壓，最大輸出電流可達3A。

內(nèi)部特性

IC內(nèi)部集成了35mΩ的高端P溝道MOSFET和35mΩ的低端N溝道MOSFET。同步頻率可通過FREQ引腳設(shè)置，連接到VIN時為1MHz，連接到地時為2MHz。同時，它具備固定軟啟動電路，可防止啟動時的浪涌電流，還有欠壓鎖定（UVLO）和熱關(guān)斷（TSD）保護電路。EN引腳可實現(xiàn)IC的簡單開關(guān)控制，降低待機電流消耗；MODE引腳允許用戶選擇固定頻率PWM模式或啟用Deep - SLLM控制，并且能在這兩種模式之間自動切換。

應用場景

此評估板適用于多種場景，如DSP、FPGA、微處理器等的降壓電源，還可用于筆記本電腦、平板電腦、服務(wù)器、液晶電視、存儲設(shè)備、打印機、辦公自動化設(shè)備、娛樂設(shè)備以及分布式電源和二次電源等。

評估板參數(shù)與規(guī)格

工作極限與絕對最大額定值

評估板硬件

評估板外觀與原理圖

評估板的設(shè)計直觀，通過原理圖可以清晰看到各個元件的連接關(guān)系。原理圖中展示了輸入（VIN、Enable、FREQ和MODE）和輸出（VOUT）的連接方式。

跳線設(shè)置

評估板上的跳線設(shè)置對IC的工作模式和頻率有重要影響：

• J1：2 - 1位置啟用U1，2 - 3位置禁用U1；2 - 1位置設(shè)置U1的開關(guān)頻率為1.0MHz。
• J2：2 - 3位置設(shè)置U1的開關(guān)頻率為2.0MHz；2 - 1位置設(shè)置U1的工作模式為固定頻率PWM模式。
• J3：2 - 3位置設(shè)置U1的工作模式在Deep - SLLM控制和固定頻率PWM模式之間自動切換。

評估板操作流程

連接電源

1. 將電源的GND端子連接到評估板上的GND測試點TP3。
2. 將電源的VCC端子連接到評估板上的VIN測試點TP2，注意VCC應在2.7V至5.5V范圍內(nèi)。

設(shè)置模式與頻率

1. 通過設(shè)置J3的跳線位置來設(shè)置IC的工作模式。若Pin2連接到Pin1，IC U1的MODE引腳被拉高，工作在固定頻率PWM模式；否則，MODE引腳被拉低，工作在Deep - SLLM控制和固定頻率PWM模式自動切換模式。
2. 通過設(shè)置J2的跳線位置來設(shè)置IC的開關(guān)頻率。若Pin2連接到Pin1，IC U1的Frequency引腳被拉高，開關(guān)頻率為1.0MHz；否則，F(xiàn)requency引腳被拉低，開關(guān)頻率為2.0MHz。

檢查跳線與連接負載

1. 檢查J1的跳線是否處于ON位置（Pin2連接到Pin1，IC U1的EN引腳被拉高）。
2. 將電子負載連接到TP4和TP5，但不要開啟負載。

開啟電源與負載

1. 開啟電源，此時可在測試點TP4測量到輸出電壓VOUT（+3.3V）。
2. 開啟負載，負載電流最大可增加到3A。

參考應用數(shù)據(jù)

評估板提供了豐富的參考應用數(shù)據(jù)，包括熱插拔測試、靜態(tài)電流、效率、負載響應和輸出電壓紋波響應等方面的測試結(jié)果。不同的FREQ和MODE設(shè)置下，各項性能表現(xiàn)有所不同。例如，在不同的頻率和模式組合下，熱插拔測試中的電流和電壓變化、電路電流與電源電壓的特性、電力轉(zhuǎn)換率、負載響應特性以及輸出電壓紋波響應特性都有差異。這些數(shù)據(jù)為工程師在實際應用中選擇合適的工作模式和頻率提供了重要參考。

評估板布局指南

電流環(huán)路設(shè)計

在降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器中，有兩個大脈沖電流環(huán)路。第一個環(huán)路是高端FET導通時的電流路徑，從輸入電容CIN開始，經(jīng)過FET、電感L和輸出電容COUT，再通過COUT的GND回到CIN的GND；第二個環(huán)路是低端FET導通時的電流路徑，從低端FET開始，經(jīng)過電感L和輸出電容COUT，再通過COUT的GND回到低端FET的GND。為了降低噪聲、提高效率，應將這兩個環(huán)路的布線盡可能粗且短，并將輸入和輸出電容直接連接到GND平面。

PCB布局要點

• 輸入電容應盡可能靠近IC的PVIN端子，并與IC在同一平面。
• 若PCB上有未使用的區(qū)域，可為GND節(jié)點提供銅箔平面，以輔助IC和周圍元件的散熱。
• 像SW這樣的開關(guān)節(jié)點容易受到噪聲影響，應將線圈圖案布線盡可能粗且短。
• 連接到FB的線路應遠離SW節(jié)點。
• 輸出電容應遠離輸入電容，以避免輸入諧波噪聲的影響。

功率耗散考慮

在設(shè)計PCB布局和外圍電路時，必須充分考慮功率耗散，確保其在允許的耗散曲線范圍內(nèi)。不同的PCB層數(shù)和散熱銅箔面積會影響熱阻（θJA），從而影響功率耗散能力。

應用電路元件計算與選擇

電感選擇

電感的電感值對輸出紋波電流有顯著影響。根據(jù)公式(Delta I{L}=frac{(V{IN}-V{OUT}) × V{OUT}}{L × V{IN} × f})（其中f為開關(guān)頻率，L為電感值，(Delta I{L})為電感電流紋波），電感值和開關(guān)頻率越大，紋波電流越小。作為最低要求，電感的直流電流額定值應等于最大負載電流加上電感電流紋波的一半，即(I{LPEAK }=I{OUTMAX }+frac{Delta I_{L}}{2})。

評估板物料清單（BOM）

評估板的物料清單詳細列出了各個元件的型號、數(shù)量和制造商，為工程師進行元件采購和電路搭建提供了明確的指導。

在實際的電子設(shè)計中，ROHM的BD9B300MUV評估板為我們提供了一個可靠的電源管理解決方案。通過合理設(shè)置工作模式和頻率，優(yōu)化PCB布局以及正確選擇元件，我們可以充分發(fā)揮該轉(zhuǎn)換器的性能，滿足不同應用場景的需求。大家在使用過程中有沒有遇到過類似評估板的實際問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。