探索XRP7714EVB - DEMO - 3四通道數(shù)字PWM演示板

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一款優(yōu)秀的演示板能為工程師們提供寶貴的實(shí)踐和研究平臺(tái)。今天，我們就來(lái)深入了解一下Exar Corporation推出的XRP7714EVB - DEMO - 3四通道數(shù)字PWM演示板。

文件下載：XRP7714EVB-DEMO-3.pdf

一、總體概述

XRP7714EVB - DEMO - 3演示板是一個(gè)完整的四通道電源系統(tǒng)，尺寸為2英寸×2.5英寸，能夠產(chǎn)生超過(guò)35瓦的功率。它經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可在每個(gè)通道最大提供4安培電流的情況下，分別輸出3.3V、2.5V、1.8V和1V的電壓。其中，2.5V、1.8V和1V的電源可以以50mV的增量進(jìn)行調(diào)節(jié)，3.3V電源則以100mV的增量調(diào)節(jié)。每個(gè)電源的順序和斜坡速率都可以進(jìn)行編程，以滿足任何排序要求。所有電源操作都可以通過(guò)I2C接口進(jìn)行控制，同時(shí)還能監(jiān)測(cè)故障、輸出電壓和電流。此外，該板還提供四個(gè)GPIO信號(hào)，可對(duì)其進(jìn)行編程以提供電源良好信號(hào)、使能信號(hào)和故障狀態(tài)。未使用的GPIO引腳可以編程為微控制器的I/O擴(kuò)展。該板由PowerArchitect?支持，可直接插入Exar通信模塊（XRP77XXEVB - XCM）。

二、特性亮點(diǎn)

1. 可編程控制器

采用XRP7714可編程控制器，為電源系統(tǒng)的靈活配置提供了強(qiáng)大支持。

2. 四通道電源系統(tǒng)

能夠同時(shí)為多個(gè)設(shè)備提供不同電壓的電源，滿足多樣化的應(yīng)用需求。

3. 寬輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為4.5V - 25V，適應(yīng)多種電源環(huán)境。

4. 高功率輸出

具備超過(guò)35W的功率輸出能力，可滿足一些對(duì)功率要求較高的應(yīng)用。

5. 小尺寸設(shè)計(jì)

2.0英寸×2.5英寸的小尺寸，節(jié)省空間，便于集成到各種設(shè)備中。

6. I2C接口

通過(guò)I2C接口實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)測(cè)和控制功能，方便工程師進(jìn)行操作和管理。

三、引腳分配與描述

1. 電源相關(guān)引腳

• VIN1（39號(hào)引腳）：為內(nèi)部線性穩(wěn)壓器提供電源，用于生成VCCA、VDD和備用LDO（LDOOUT）。需要在控制器IC附近放置去耦電容。同時(shí)，該引腳還用于UVLO1故障生成，如果VIN1低于用戶編程的限制，所有通道將關(guān)閉。在電路板上，VIN1引腳需要用短走線與VIN2相連。
• VIN2（38號(hào)引腳）：如果Vin2引腳電壓低于用戶編程的UVLO VIN2電平，所有通道將關(guān)閉。同樣，VIN2引腳需要用短走線與VIN1相連。
• VCCA（37號(hào)引腳）：內(nèi)部5V LDO的輸出，用于為模擬模塊供電。注意，該引腳需要使用補(bǔ)償電容。
• VCCD（26號(hào)引腳）：柵極驅(qū)動(dòng)輸入電壓，不是輸出電壓。該引腳可以連接到VCCA為柵極驅(qū)動(dòng)提供電源，應(yīng)使用盡可能短的走線連接到VCCA，并使用至少1μF的電容進(jìn)行去耦。也可以連接到不大于5V的外部電源。
• LDOOUT（40號(hào)引腳）：備用LDO的輸出，可以配置為5V或3.3V輸出。該引腳需要使用補(bǔ)償電容。

2. 接地相關(guān)引腳

• PGND1 - 4（36、31、16、21號(hào)引腳）：低端柵極驅(qū)動(dòng)器的接地連接，應(yīng)作為GL信號(hào)的返回線進(jìn)行布線，連接到低端FET源極。
• DGND（10號(hào)引腳）：數(shù)字接地，通過(guò)單獨(dú)的走線連接到暴露焊盤(pán)的接地平面。
• AGND（11號(hào)引腳和暴露焊盤(pán)）：模擬接地，通過(guò)單獨(dú)的走線連接到暴露焊盤(pán)的接地平面。

3. 驅(qū)動(dòng)相關(guān)引腳

• GL1 - GL4（35、30、17、22號(hào)引腳）：低端柵極驅(qū)動(dòng)器的輸出引腳，直接連接到外部N溝道MOSFET的相應(yīng)柵極。
• GH1 - GH4（33、28、19、24號(hào)引腳）：高端柵極驅(qū)動(dòng)器的輸出引腳，直接連接到外部N溝道MOSFET的相應(yīng)柵極。
• LX1 - LX4（34、29、18、23號(hào)引腳）：高端柵極驅(qū)動(dòng)器（GHx）的較低電源軌，連接到兩個(gè)外部功率MOSFET和電感器之間的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。這些引腳還用于測(cè)量底部MOSFET兩端的電壓降，以便向控制引擎提供輸出電流信息。
• BST1 - BST4（32、27、20、25號(hào)引腳）：高端驅(qū)動(dòng)器電源引腳，按照首頁(yè)圖所示連接到外部升壓二極管和電容器。高端驅(qū)動(dòng)器連接在BST引腳和LX引腳之間。

4. 其他引腳

• GPIO0 - GPIO3（3、4、5、6號(hào)引腳）：可以配置為輸入或輸出，用于實(shí)現(xiàn)自定義標(biāo)志、電源良好信號(hào)和使能/禁用控制。還可以將GPIO引腳編程為輸入時(shí)鐘，使IC與外部時(shí)鐘同步。
• GPIO4_SDA、GPIO5_SCL（7、8號(hào)引腳）：I2C串行接口通信引腳。在不使用I2C總線的應(yīng)用中，這些引腳可以重新編程以執(zhí)行GPIO功能。
• VOUT1 - 4（12、13、14、15號(hào)引腳）：電壓感測(cè)引腳，連接到相應(yīng)功率級(jí)的輸出。
• ENABLE（9號(hào)引腳）：如果將ENABLE引腳拉高，芯片上電（邏輯復(fù)位、加載寄存器配置等）；如果將其拉低超過(guò)100us，XRP7714將進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。

四、訂購(gòu)信息

五、使用評(píng)估板

1. 輸入電壓配置

• 單寬范圍輸入電壓軌：工廠出廠時(shí)配置為單寬范圍輸入，輸入電壓范圍為5.5V - 25V。
• 單5V電壓軌：在R28位置安裝一個(gè)零歐姆電阻，將VIN連接到VCCA，可使操作電壓低至4.75V，但最大輸入電壓限制為5.5V。
• 雙電壓軌操作：需要進(jìn)行以下修改：移除0歐姆電阻R2和R13；在VIN和GND引腳之間連接X(jué)RP7714的電源；在VIN1和GND引腳之間連接通道電源。

2. I2C接口

XRP77XX系列控制器采用標(biāo)準(zhǔn)I2C接口。演示板上未包含I2C信號(hào)的上拉電阻。如果使用演示板與XRP77xxEVB - XCM以外的設(shè)備連接，需要驗(yàn)證SDA和SCL線是否上拉。

3. 通道設(shè)計(jì)與限制

• 通道1：設(shè)計(jì)用于提供3.3V - 5.0V的輸出電壓，默認(rèn)電壓為3.3V。
• 通道2：設(shè)計(jì)用于提供1.8V - 2.5V的輸出電壓，默認(rèn)電壓為2.5V。
• 通道3：設(shè)計(jì)用于提供1.5V - 1.8V的輸出電壓，默認(rèn)電壓為1.8V。
• 通道4：設(shè)計(jì)用于提供0.9V - 1.2V的輸出電壓，默認(rèn)電壓為1.0V。鉭輸出電容器的額定電壓為2.5V。如果修改通道4的設(shè)計(jì)，除非更換C45，否則不要超過(guò)4V。

4. 使能引腳

ENABLE引腳連接到一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)，用于延遲設(shè)備的開(kāi)啟。它通過(guò)一個(gè)100K電阻上拉到VCCA，并通過(guò)一個(gè)0.01uF電容接地。該引腳出現(xiàn)在連接器CON5的9號(hào)引腳上，可用于開(kāi)啟或關(guān)閉設(shè)備。

5. 啟動(dòng)程序

• 將PowerXR評(píng)估板插入XCM，如圖所示。
• 將USB電纜插入計(jì)算機(jī)和XCM板。
• 加載PowerArchitect?軟件。
• 選擇XRP7714EVB配置并選擇“創(chuàng)建配置”。
• 在“創(chuàng)建新文件”對(duì)話框中輸入文件名，選擇保存位置并保存配置。
• 如果XCM板被識(shí)別，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“XCM”選項(xiàng)卡；如果未識(shí)別，可以按“Ctrl - b”進(jìn)行板卡搜索。
• 在“DEMO”選項(xiàng)卡上，左下方應(yīng)顯示板卡已連接，但頁(yè)面其余部分應(yīng)為灰色。
• 為板卡供電：根據(jù)具體評(píng)估板的連接圖進(jìn)行操作。如果使用單電源，在VIN引腳和GND引腳之間連接輸入電源；如果使用雙電源，在VIN引腳和GND之間連接芯片電源，在VIN1引腳和GND之間連接電源Vin；如果使用僅5V選項(xiàng)且R28已安裝，則無(wú)需進(jìn)行電源連接。
• 打開(kāi)電源，“DEMO”頁(yè)面應(yīng)變?yōu)榭捎脿顟B(tài)，表示與XRP7714通信成功。點(diǎn)擊“Program Chip”，彈出窗口應(yīng)顯示“Success”。然后點(diǎn)擊中間右側(cè)的“Enable All”。

六、評(píng)估板性能

1. 效率性能

文檔中提供了所有通道以及3.3V、2.5V、1.8V和1V各通道的效率圖，通過(guò)這些圖可以直觀地了解評(píng)估板在不同輸出電壓下的效率表現(xiàn)。

2. 線路負(fù)載調(diào)節(jié)性能

同樣，文檔中給出了3.3V、2.5V、1.8V和1.0V各通道的線路負(fù)載調(diào)節(jié)圖，有助于工程師評(píng)估評(píng)估板在不同負(fù)載情況下的電壓穩(wěn)定性。

七、總結(jié)

XRP7714EVB - DEMO - 3四通道數(shù)字PWM演示板以其豐富的功能、靈活的配置和良好的性能，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)和測(cè)試平臺(tái)。無(wú)論是在電源管理、設(shè)備供電還是系統(tǒng)集成方面，都具有很大的應(yīng)用潛力。各位工程師在實(shí)際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體需求，充分發(fā)揮該演示板的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造出更優(yōu)秀的電子設(shè)計(jì)作品。

大家在使用這款演示板的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么有趣的問(wèn)題或者獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。