ADP5091/ADP5092 超低功耗能量采集 PMU 評(píng)估板使用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，能量采集技術(shù)正變得越來越重要，尤其是在一些對(duì)功耗要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景中。ADP5091/ADP5092 超低功耗能量采集 PMU 就是這樣一款具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品，其評(píng)估板 ADP5091 - 1 - EVALZ 和 ADP5092 - 1 - EVALZ 為工程師提供了便捷的評(píng)估途徑。下面就來詳細(xì)介紹這款評(píng)估板的相關(guān)內(nèi)容。

文件下載：ADP5091-1-EVALZ.pdf

一、ADP5091/ADP5092 概述

ADP5091/ADP5092 是一款 2 通道超低功耗能量采集 PMU，采用緊湊的 4mm×4mm LFCSP 封裝。ADP5091 - 1 - EVALZ 和 ADP5092 - 1 - EVALZ 評(píng)估板可在 0.38V 至 3.3V 的輸入電壓下運(yùn)行，僅需極少的外部組件，就能憑借集成的功率開關(guān)、同步整流器、電池管理以及混合控制和穩(wěn)壓輸出，提供高效的解決方案。

二、評(píng)估板設(shè)置

1. 跳線設(shè)置

2. 輸入電源連接

能量采集電源通常是高阻抗源。若使用源表模擬能量采集器，需將其配置為電流源，并將電壓限制設(shè)置為采集器的開路電壓。對(duì)于低輸出阻抗電源（電壓源），則需在電源和 VIN 引腳之間使用物理外部電阻 (R) 來模擬采集器的阻抗。連接時(shí)，要注意將電源的正負(fù)極分別連接到評(píng)估板的 VIN 端子 (J11) 和 GND 端子 (J11)。若輸入電源沒有電流表，還需串聯(lián)一個(gè)電流表進(jìn)行電流測(cè)量。

3. SYS 負(fù)載連接

在連接負(fù)載到評(píng)估板之前，要確保 SYS 電壓高于 2V 或電源良好信號(hào)為高電平。若負(fù)載自帶電流表或無需測(cè)量電流，可直接將負(fù)載連接到評(píng)估板的 SYS 端子 (J9) 和 GND 端子 (J9)；若使用電流表，則需將其串聯(lián)在負(fù)載和評(píng)估板之間。

4. 存儲(chǔ)元件連接

評(píng)估板可對(duì)多種能量存儲(chǔ)元件進(jìn)行充電，如可充電電池、超級(jí)電容器和常規(guī)電容器等。不過，要考慮電池和超級(jí)電容器的顯著漏電流。具體應(yīng)用信息可參考 ADP5091/ADP5092 數(shù)據(jù)手冊(cè)。

5. 輸入和 SYS 電壓表連接

使用電壓表測(cè)量輸入和 SYS 電壓時(shí)，要確保電壓表連接到板上合適的測(cè)試點(diǎn)。具體連接方式為：將輸入電壓測(cè)量電壓表的正負(fù)極分別連接到測(cè)試點(diǎn) TP6 和 TP10，將輸出電壓測(cè)量電壓表的正負(fù)極分別連接到測(cè)試點(diǎn) TP5 和 TP7。

6. REG_OUT 負(fù)載連接

REG_OUT 是一個(gè)可通過 VID 引腳設(shè)置的穩(wěn)壓輸出。REG_D0 和 REG_D1 控制 REG_OUT 的工作模式。連接負(fù)載的方式與 SYS 負(fù)載連接類似，若負(fù)載自帶電流表或無需測(cè)量電流，可直接連接；若使用電流表，則需串聯(lián)在負(fù)載和評(píng)估板之間。

三、評(píng)估板上電

只要輸入電流源的開路電壓高于冷啟動(dòng)的最小輸入電壓 (0.38V)，且輸入功率高于冷啟動(dòng)的最小輸入功率 (6μW)，當(dāng) SYS 電壓低于冷啟動(dòng)閾值 (1.93V) 時(shí)，評(píng)估板進(jìn)入冷啟動(dòng)；否則，評(píng)估板啟用主升壓而非冷啟動(dòng)。當(dāng) MPPT 采樣電路激活時(shí)，由于沒有輸入電流在阻抗上產(chǎn)生壓降，可檢測(cè)到采集器的開路電壓。主升壓開始運(yùn)行并吸取電流，直到 VIN 電壓降至存儲(chǔ)在 CBP 引腳的采樣 MPPT 電壓。

此外，還可通過連接到 BACKUP 引腳的可選主電池來加速冷啟動(dòng)或維持系統(tǒng)負(fù)載。當(dāng) (V{BAT }UP }) 且 (V{BAT }UP 引腳和 SYS 引腳之間的內(nèi)部功率開關(guān)；當(dāng) (V{BAT}>V_{BACKUP }) 且 (V{BAT }>V_{SET_BK }) 時(shí)，內(nèi)部功率開關(guān)關(guān)閉。

四、評(píng)估板性能測(cè)量

1. 測(cè)量開關(guān)波形

使用示波器觀察開關(guān)波形時(shí)，將示波器探頭尖端放在測(cè)試點(diǎn) TP4，探頭接地連接到測(cè)試點(diǎn) TP12 GND。將示波器設(shè)置為直流耦合，2V/格，10μs/格時(shí)基。開關(guān)波形在 0V 和近似 SYS 電壓之間交替。

2. 測(cè)量效率

通過比較輸入功率和輸出功率來測(cè)量效率 (η)。將 RDIV 跳線 (J12) 浮空，并在 CBP 引腳提供外部電壓作為 MPPT 電壓，使輸入電壓調(diào)節(jié)到該電壓。使用可吸收電流的電壓源表連接到 SYS 引腳，可獲得輸出電壓和輸出電流。效率計(jì)算公式為：(eta=frac{V{SYS} × I{SYS}}{V{IN} × I{IN}})

3. 測(cè)量電感電流

測(cè)量電感電流時(shí)，需將電感的一端從板上的焊盤上移除，并用一根導(dǎo)線連接焊盤和電感，然后使用電流探頭測(cè)量電感電流。

4. 測(cè)量輸出電壓紋波

觀察輸出電壓紋波時(shí)，將示波器探頭跨接在輸出電容器 C2 和 C3 上，探頭接地端放在電容器負(fù)極，探頭尖端放在電容器正極。將示波器設(shè)置為交流耦合，50mV/格，1 秒/格時(shí)基和 20MHz 帶寬。為消除高頻噪聲注入，需移除示波器探頭護(hù)套，并將一根無屏蔽導(dǎo)線纏繞在示波器探頭上，盡量縮短示波器探頭的接地長(zhǎng)度，以測(cè)量真實(shí)的紋波。

5. 電壓調(diào)整

ADP5091 - 1 - EVALZ 和 ADP5092 - 1 - EVALZ 的輸出電壓預(yù)設(shè)為 3.5V，可通過以下公式進(jìn)行調(diào)整： [V{SYS}=frac{3}{2} V{REF}left(1+frac{R5}{R12}right)] 為防止 BAT 處的存儲(chǔ)元件深度放電，可使用以下公式編程電壓閾值： [V{SETSD}=V{REF}left(1+frac{R3}{R10}right)] 其中，典型的 (V_{REF}) 值為 1.0V。

REGOUT 的穩(wěn)壓輸出電壓可通過 VID 跳線 (J2) 設(shè)置，也可通過外部反饋電阻分壓進(jìn)行編程，公式為： [V{REGOUT}=V{REF}left(1+frac{R7}{R9}right)] 同樣，典型的 (V_{REF}) 值為 1.0V。

五、評(píng)估板原理圖和布局

文檔中提供了 ADP5091 - 1 - EVALZ 和 ADP5092 - 1 - EVALZ 評(píng)估板的原理圖和布局圖，這些圖對(duì)于深入了解評(píng)估板的電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)非常有幫助。

六、訂購(gòu)信息和物料清單

文檔還給出了評(píng)估板的訂購(gòu)信息和詳細(xì)的物料清單，包括各個(gè)元件的數(shù)量、參考編號(hào)、描述、型號(hào)、PCB 封裝和供應(yīng)商等信息，方便工程師進(jìn)行采購(gòu)和設(shè)計(jì)。

七、注意事項(xiàng)

1. ESD 注意

該評(píng)估板是靜電放電 (ESD) 敏感設(shè)備，帶電設(shè)備和電路板可能會(huì)在無檢測(cè)的情況下放電。盡管產(chǎn)品具有專利或?qū)Ｓ?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/保護(hù)電路/" target="_blank">保護(hù)電路，但高能量 ESD 仍可能對(duì)設(shè)備造成損壞。因此，要采取適當(dāng)?shù)?ESD 預(yù)防措施，避免性能下降或功能喪失。

2. 法律條款

使用評(píng)估板即表示同意相關(guān)的法律條款和條件。評(píng)估板僅用于評(píng)估目的，不得用于其他用途，且不得出租、租賃、展示、銷售、轉(zhuǎn)讓、分配、轉(zhuǎn)授權(quán)或分發(fā)評(píng)估板，也不得允許第三方訪問評(píng)估板。ADI 保留評(píng)估板的所有權(quán)，客戶在停止使用或協(xié)議終止時(shí)需及時(shí)歸還評(píng)估板。

總之，ADP5091/ADP5092 評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)全面評(píng)估超低功耗能量采集 PMU 的平臺(tái)。通過合理設(shè)置和測(cè)量，工程師可以更好地了解該產(chǎn)品的性能和特點(diǎn)，為實(shí)際應(yīng)用提供有力支持。大家在使用過程中遇到任何問題，不妨多參考數(shù)據(jù)手冊(cè)和相關(guān)文檔，也歡迎在評(píng)論區(qū)交流討論。