ADP1853-EVALZ評(píng)估板：高效降壓DC - DC控制器的理想之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理模塊的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天，我們就來(lái)深入探討一下ADI公司的ADP1853-EVALZ評(píng)估板，它為ADP1853降壓DC - DC控制器的評(píng)估提供了一個(gè)便捷且高效的平臺(tái)。

文件下載：ADP1853-EVALZ.pdf

評(píng)估板特性

ADP1853-EVALZ評(píng)估板具有一系列令人矚目的特性。其輸入電壓范圍為9V至15V，輸出電壓穩(wěn)定在3.3V，最大輸出電流可達(dá)20A，開(kāi)關(guān)頻率為300kHz。它支持PWM（脈沖寬度調(diào)制）或PSM（脈沖跳躍模式）工作模式，不僅設(shè)計(jì)用于評(píng)估ADP1853的功能，而且具有很高的靈活性，便于重新配置和修改。

ADP1853器件介紹

ADP1853是一款集成了N溝道同步功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器的降壓開(kāi)關(guān)控制器。它的開(kāi)關(guān)頻率可以同步到施加在SYNC輸入的外部時(shí)鐘信號(hào)，并且擁有一個(gè)時(shí)鐘輸出CLKOUT，可用于同步其他控制器，CLKOUT頻率與開(kāi)關(guān)頻率相同，但相位相差180°。

值得一提的是，ADP1853集成了升壓二極管，降低了整體系統(tǒng)成本和元件數(shù)量。它可以在輕負(fù)載時(shí)設(shè)置為脈沖跳躍、高效模式（PSM），也可以在PWM連續(xù)導(dǎo)通模式下工作。此外，該控制器還具備外部可調(diào)軟啟動(dòng)、輸出過(guò)壓保護(hù)、外部可編程電流限制、電源良好指示、跟蹤功能以及可編程振蕩器頻率（范圍從200kHz到1.5MHz）等特性。在 - 40°C至 + 125°C的結(jié)溫范圍內(nèi)，其參考電壓精度為±1%，可以由2.75V至20V的電源供電，采用20引腳4mm×4mm的LFCSP封裝。

組件設(shè)計(jì)

ADIsimPower設(shè)計(jì)工具

ADP1853得到了ADIsimPower?設(shè)計(jì)工具集的支持。這個(gè)工具集可以根據(jù)特定的設(shè)計(jì)目標(biāo)生成完整的電源設(shè)計(jì)，用戶(hù)可以在幾分鐘內(nèi)生成完整的原理圖、物料清單并計(jì)算性能。它能在考慮IC和所有實(shí)際外部組件的工作條件和限制的情況下，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行成本、面積、效率和元件數(shù)量的優(yōu)化。用戶(hù)可以在www.analog.com/ADIsimPower找到該工具，還能通過(guò)它申請(qǐng)未組裝的電路板。

電感選擇

評(píng)估板選用了Coilcraft SER1412 - 102ME電感，電感值為1μH，飽和電流為32A。這種帶扁平線(xiàn)繞組磁芯的屏蔽電感具有極低的直流電阻（典型值為1.3mΩ）。

輸入電容

由于多層陶瓷電容器（MLCC）具有低等效串聯(lián)電阻（ESR）和高輸入電流額定值，評(píng)估板在高端功率MOSFET附近選擇了一個(gè)10μF的MLCC作為輸入電容。此外，還選用了三洋的150μF的OS - CON?電容（帶有導(dǎo)電聚合物的鋁固體電容）來(lái)過(guò)濾輸入電源中的低頻噪聲。

輸出電容

輸出軌采用了330μF的POSCAP?聚合物電容和22μF的MLCC的組合。聚合物電容具有低ESR和高電流紋波額定值，將聚合物電容和MLCC并聯(lián)使用能有效降低電壓紋波。

MOSFET選擇

對(duì)于低輸出或低占空比的情況，高端MOSFET應(yīng)選擇具有快速上升和下降時(shí)間以及低輸入電容的型號(hào)，以最小化充電和開(kāi)關(guān)功率損耗。而同步整流器（低端MOSFET）則應(yīng)選擇具有低導(dǎo)通電阻（RDSON）的型號(hào)，因?yàn)樗陂_(kāi)關(guān)周期的大部分時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通電流，對(duì)傳導(dǎo)損耗的貢獻(xiàn)比高端MOSFET更大。評(píng)估板中，高端MOSFET選用了英飛凌的BSC052N03LS（PG - TDSON - 8封裝），它具有低輸入電容（典型值770pF）和快速過(guò)渡時(shí)間（典型導(dǎo)通延遲為2.4ns）；低端MOSFET選用了英飛凌的BSC090NS，其RDSON在VGS為4.5V時(shí)最大為3.5mΩ。

測(cè)試結(jié)果

評(píng)估板的測(cè)試結(jié)果展示了其良好的性能。在效率測(cè)試中，當(dāng)輸入電壓VN = 12V，輸出電壓Vout = 3.3V，振蕩頻率fOSC = 300kHz時(shí)，不同負(fù)載下的效率曲線(xiàn)清晰可見(jiàn)。在輕負(fù)載時(shí)，脈沖跳躍模式能有效提高效率；而在重負(fù)載時(shí)，PWM模式能保證穩(wěn)定的輸出。

線(xiàn)調(diào)節(jié)測(cè)試顯示，在輸出電壓Vout = 3.3V，開(kāi)關(guān)頻率fsw = 300kHz，負(fù)載為20A的情況下，輸入電壓在9V至15V范圍內(nèi)變化時(shí)，線(xiàn)調(diào)節(jié)率保持在較低水平。

負(fù)載調(diào)節(jié)測(cè)試表明，當(dāng)輸入電壓V0 = 12V，輸出電壓Vout = 3.3V，開(kāi)關(guān)頻率fSW = 300kHz時(shí)，負(fù)載電流從0A變化到20A，負(fù)載調(diào)節(jié)率也能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

此外，開(kāi)關(guān)波形和VOUT瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試也展示了評(píng)估板在不同負(fù)載情況下的穩(wěn)定性能。

評(píng)估板操作說(shuō)明

操作評(píng)估板時(shí)，需要按照以下步驟進(jìn)行：

1. 將跳線(xiàn)JP2（EN）用短路片連接到低位置（禁用）。
2. 將跳線(xiàn)JP1（FRQ）用短路片連接到低位置，以實(shí)現(xiàn)300kHz的工作頻率。
3. 將跳線(xiàn)JP5（SYNC）用短路片連接到高位置以進(jìn)行PWM操作，或連接到低位置以在輕負(fù)載時(shí)進(jìn)行脈沖跳躍操作。
4. 將電源連接到板的輸入端子VIN +和GND，并施加12V電壓。
5. 將跳線(xiàn)JP2（EN）連接到高位置以啟用ADP1853。

PCB布局及其他信息

評(píng)估板的PCB布局并非以最小化PCB面積為優(yōu)化目標(biāo)，而是為了方便用戶(hù)使用手工烙鐵輕松拆卸和更換任何組件，以便在不獲取新PCB布局的情況下修改現(xiàn)有設(shè)計(jì)。補(bǔ)償組件的物理尺寸為0603，便于手工焊接。板上還預(yù)留了輸出濾波電容、高端和低端MOSFET以及輸入陶瓷去耦電容的額外占位符，用戶(hù)可以根據(jù)特定設(shè)計(jì)目標(biāo)移除、添加或更改這些功率組件，包括電感。

評(píng)估板未使用通過(guò)100kΩ電阻（R4）將TRK上拉到VCCO的跟蹤功能。如果需要跟蹤功能，用戶(hù)可以移除電阻R4，并放置一個(gè)電阻分壓器（R8/R9）來(lái)配置所需的跟蹤功能。若要研究精確使能功能，可以移除JP2的短路片，并向TP2 EN施加外部電壓。若要編程更高的欠壓鎖定（UVLO）閾值，可以放置所需的電阻分壓器（R3/R5）。

訂購(gòu)信息和物料清單

文檔中還提供了評(píng)估板的訂購(gòu)信息和詳細(xì)的物料清單，包括各種電容、電阻、電感、MOSFET、跳線(xiàn)、測(cè)試點(diǎn)等組件的型號(hào)、數(shù)量和制造商等信息，方便用戶(hù)進(jìn)行采購(gòu)和替換。

總的來(lái)說(shuō)，ADP1853-EVALZ評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)全面評(píng)估ADP1853降壓DC - DC控制器性能的平臺(tái)。其豐富的特性、靈活的設(shè)計(jì)和良好的測(cè)試結(jié)果，使其成為電源管理設(shè)計(jì)中的一個(gè)有力工具。你在使用類(lèi)似評(píng)估板時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。