ADP1850SP評估板：高效電源解決方案的深度剖析

在電子設計領域，電源管理是一個至關重要的環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討Analog Devices公司的ADP1850SP評估板，它為電源設計提供了一個高效、緊湊且低成本的解決方案。

文件下載：ADP1850SP-EVALZ.pdf

評估板特點

ADP1850SP評估板具有諸多令人矚目的特點。其輸入范圍為10 V至20 V，能夠適應多種電源環(huán)境。提供3.3 V和1.8 V兩種輸出電壓，且每個通道的輸出電流可達14 A，滿足了不同負載的需求。開關頻率設定為600 kHz，在效率和功率組件尺寸之間取得了良好的平衡。此外，該評估板可在PWM（脈沖寬度調(diào)制）或PSM（脈沖跳躍模式）下運行，設計緊湊、成本低且效率高。

ADP1850器件介紹

ADP1850是一款雙通道降壓開關控制器，集成了用于外部N溝道同步功率MOSFET的驅(qū)動器。兩個PWM輸出相位相差180°，有效降低了輸入RMS紋波電流，從而減少了所需的輸入電容。兩個輸出還可以組合用于雙相PWM操作，可提供超過50 A的輸出電流，并且內(nèi)部參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化以實現(xiàn)電流共享。

值得一提的是，ADP1850集成了升壓二極管，降低了整體系統(tǒng)成本和組件數(shù)量。它可以在輕負載下設置為脈沖跳躍、高效模式，或在PWM連續(xù)導通模式下運行。此外，該器件還具備外部可調(diào)軟啟動、輸出過壓保護、外部可調(diào)電流限制、電源良好指示、跟蹤功能以及可編程振蕩器頻率（范圍從200 kHz到1.5 MHz）等特性。在-40°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)，輸出電壓精度為±0.85%；在-40°C至+125°C的結(jié)溫范圍內(nèi)，精度為±1.5%。該控制器可由2.75 V至20 V的電源供電，并采用32引腳5 mm × 5 mm LFCSP封裝。

組件設計

電感選擇

選擇了Würth Elektronik的744325120電感，其電感值為1.2 μH，平均電流額定值為20 A。這款電感采用鐵氧體磁芯，具有低RDC（直流電阻）和低磁芯損耗的特點，體積緊湊且性能出色。

輸入電容

由于多層陶瓷電容器（MLCC）具有極低的ESR（等效串聯(lián)電阻）和高輸入電流額定值，每個通道的輸入選擇了兩個1210尺寸的10 μF MLCC作為輸入電容。此外，還選用了Sanyo的150 μF OS-CON?（帶有導電聚合物的鋁固體電容器）用于過濾輸入電源中的低頻噪聲。

輸出電容

輸出軌采用了POSCAP?聚合物電容器和MLCC的組合。聚合物電容器具有低ESR和高電流紋波額定值，將其與MLCC并聯(lián)使用可以有效降低電壓紋波。每個輸出選擇了兩個330 μF POSCAP電容器和兩個22 μF MLCC。

MOSFET選擇

對于低輸出或低占空比的情況，選擇上升和下降時間快、輸入電容低的高端MOSFET，以最小化充電和開關功率損耗。對于同步整流器（低端MOSFET），選擇具有低(R{DSON})的MOSFET，因為其開關速度不是關鍵因素，且低端MOSFET不存在開關功率損耗。具體而言，高端MOSFET選用了Infineon Technologies的BSC080N03LS，采用PG - TDSON - 8或Super - SO8封裝，具有低輸入電容（1.2 nF）和快速過渡時間（3 ns）；低端MOSFET選用了BSC030N03LS，在VGS為4.5 V時(R{DSON})為4.7 mΩ。

測試結(jié)果

測試結(jié)果直觀地展示了評估板的性能。在效率測試中，當輸入電壓為12 V、頻率為600 kHz時，不同輸出電壓下的效率曲線清晰地顯示了評估板在不同負載下的效率表現(xiàn)。線調(diào)節(jié)測試表明，輸出電壓在輸入電壓變化時的穩(wěn)定性良好。負載調(diào)節(jié)測試則反映了輸出電壓在負載變化時的波動情況。此外，輸出紋波和階躍負載瞬態(tài)測試結(jié)果也顯示了評估板在動態(tài)負載下的穩(wěn)定性能。

評估板操作說明

操作評估板時，需要按照以下步驟進行：

1. 將跳線J3（EN1）連接到高電平位置，以啟用ADP1850的通道1。
2. 將跳線J2（EN2）連接到高電平位置，以啟用通道2。
3. 將跳線J4（FREQ）連接到高電平位置，以實現(xiàn)600 kHz的操作。
4. 將跳線J1（SYNC）連接到高電平位置用于PWM操作，或連接到低電平位置用于PSM操作。
5. 將輸入電源的正極連接到輸入端子T1，輸入范圍為10 V至20 V。

PCB布局相關信息

該評估板的PCB布局并非以最小化PCB面積為優(yōu)化目標，而是便于用戶使用手工烙鐵輕松拆卸和更換任何組件，從而在不獲取新PCB布局的情況下修改現(xiàn)有設計。補償組件的物理尺寸為0603，便于手工焊接。此外，評估板上還設有額外的輸入大容量電容器、輸出濾波電容器和MOSFET的占位符，用戶可以根據(jù)需要移除、添加或更改這些功率組件，以實現(xiàn)特定的設計目標。雖然評估板上的跟蹤功能（TRK1和TRK2通過0 Ω假電阻上拉到VCCO）未被使用，但如果需要，用戶可以移除0 Ω假電阻并添加外部電阻組件來實現(xiàn)所需的跟蹤功能。同時，評估板還設有許多測試點，方便用戶使用示波器評估ADP1850的性能。

訂購信息和物料清單

文檔中提供了詳細的訂購信息和物料清單，包括各個組件的數(shù)量、參考設計符、描述、制造商和零件編號等，為用戶采購和使用評估板提供了便利。

總的來說，ADP1850SP評估板為電子工程師提供了一個優(yōu)秀的電源設計平臺，其豐富的功能和良好的性能表現(xiàn)使其在電源管理領域具有重要的應用價值。你在使用類似評估板時是否也遇到過一些有趣的問題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。