探索ADP2107降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器評估板：特性、使用與性能測試

在電子工程師的日常工作中，降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器是常見且關(guān)鍵的組件。今天就來深入探討ADP2107降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器評估板（EVAL - ADP2107），了解它的特性、使用方法以及性能測試等方面的內(nèi)容。

文件下載：ADP2107-1.8-EVAL.pdf

評估板特性

電氣性能

• 高效率：效率大于95%，能有效減少能量損耗，提高電源轉(zhuǎn)換效率。
• 寬輸入輸出電壓范圍：輸入電壓范圍為2.7 V至5.5 V，輸出電壓范圍是0.8 V至輸入電壓 (V_{IN}) ，最大輸出電流可達(dá)2.0 A，能滿足多種不同的應(yīng)用需求。
• 低功耗：靜態(tài)電流為20 μA，關(guān)斷電流僅0.1 μA，有助于降低系統(tǒng)整體功耗。

  其他特性

• 開關(guān)頻率：開關(guān)頻率為1.2 MHz，在高頻下能實現(xiàn)快速的電壓轉(zhuǎn)換。
• 邏輯輸入：具備使能/關(guān)斷邏輯輸入，方便控制評估板的工作狀態(tài)。
• 優(yōu)化設(shè)計：針對小型鐵氧體磁芯電感以及小型陶瓷輸入輸出電容進(jìn)行了優(yōu)化，能在較小的PCB面積上實現(xiàn)最大輸出功率。
• 可編程功能：支持通過單個電容進(jìn)行可編程軟啟動，還能對補償進(jìn)行編程以優(yōu)化瞬態(tài)性能。

評估板概述

ADP2107評估板采用ADP2107降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，提供了一個完整的降壓DC - DC轉(zhuǎn)換解決方案。它能提供±1%精度（全條件下±3%）、負(fù)載電流高達(dá)2 A的穩(wěn)壓輸出電壓。評估板有兩個版本，ADP2107 - 1.8 - EVAL的輸出電壓固定為1.8 V，ADP2107 - EVAL的輸出電壓可調(diào)，初始設(shè)置為2.5 V。ADP2107是一款同步降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器，在中到重負(fù)載電流下采用電流模式脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制方案以實現(xiàn)高效率，在輕負(fù)載時平滑過渡到脈沖頻率調(diào)制（PFM）方案以節(jié)省功率，并且集成了功率開關(guān)和同步整流器，減少了外部元件數(shù)量，提高了效率。

使用評估板

上電步驟

• 跳線檢查：在開啟評估板前，確保所有組件都在位，且移除跳線J1。
• 連接電源：連接電源前先關(guān)閉電源。若電源帶有電流表，用其監(jiān)測輸入電流；若沒有，則串聯(lián)一個電流表。將電源正極連接到評估板的 (V_{IN}) 端子，負(fù)極連接到GND端子。
• 連接負(fù)載：連接負(fù)載前先關(guān)閉評估板。若負(fù)載帶有電流表或不測量電流，可直接將負(fù)載連接到評估板，負(fù)載正極接 (V_{OUT}) 端子，負(fù)極接GND端子；若使用電流表，需將其與負(fù)載串聯(lián)。連接好負(fù)載后，在給評估板上電前確保負(fù)載設(shè)置到合適的電流。
• 連接電壓表：使用電壓表測量輸入和輸出電壓，要確保電壓表連接到評估板的相應(yīng)端子，避免因引線和連接點的電壓降導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。
• 開啟評估板：連接好電源和負(fù)載后，緩慢增加輸入電源電壓，直到超過最小輸入工作電壓2.7 V，插入跳線J1，檢查輸出電壓是否上升到規(guī)定值（ADP2107 - 1.8 - EVAL為1.8 V，ADP2107 - EVAL為2.5 V）。若負(fù)載未啟用，啟用負(fù)載并檢查其是否吸取合適的電流，輸出電壓是否保持穩(wěn)壓。

性能測量

• 輸出電壓紋波測量：將示波器探頭跨接在輸出電容（C3/C4）兩端，探頭接地端接電容負(fù)極，探頭尖端接電容正極。將示波器設(shè)置為交流，20 mV/格，2 μs/格時基。在PWM模式下，輸出電壓紋波較小（<20 mV）；在PFM模式下，紋波可達(dá)50 mV。
• 開關(guān)波形測量：將示波器探頭尖端放在連接到LX引腳的電感末端，探頭接地端接GND。將示波器設(shè)置為直流，2 V/格，2 μs/格時基，開關(guān)波形應(yīng)在0 V和近似輸入電壓之間交替。
• 負(fù)載調(diào)整率測量：通過增加輸出負(fù)載并觀察輸出電壓的變化來測試負(fù)載調(diào)整率。為減少電壓降，尤其是重負(fù)載時，應(yīng)使用短的低電阻電線。
• 線性調(diào)整率測量：改變輸入電壓并檢查輸出電壓的變化。
• 效率測量：效率 (η) 通過比較輸入功率和輸出功率來測量，公式為 (eta=frac{V{OUT } × I{OUT }}{V{I N} × I{I N}}) 。測量輸入和輸出電壓時應(yīng)盡量靠近輸入和輸出電容，以減少IR降的影響。
• 電感電流測量：將電感的一端從焊盤上移除，串聯(lián)一個電流環(huán)，然后使用電流探頭測量通過電流環(huán)的電流。

修改評估板

改變輸出電壓

ADP2107 - EVAL的輸出調(diào)節(jié)電壓可通過改變其外部組件來調(diào)整，而ADP2107 - 1.8 - EVAL的輸出調(diào)節(jié)電壓固定為1.8 V，無法更改。ADP2107 - EVAL的輸出調(diào)節(jié)電壓由電阻分壓器（由電阻R4和R5組成）設(shè)置，計算公式為 (V{OUT }=0.8 V timesleft[frac{R{T O P}+R{B O T}}{R{B O T}}right]) 。要將輸出調(diào)節(jié)電壓設(shè)置為所需值，先根據(jù) (R{B O T}=frac{V{F B}}{I{S T R I N G}}) 確定底部電阻 (R{BOT}) 的值（ (V{FB}) 為0.8 V， (I{STRING}) 標(biāo)稱值為20 μA），再根據(jù) (R{T O P}=R{B O T}left[frac{V{O U T}-V{F B}}{V{F B}}right]) 計算頂部電阻 (R{TOP}) 的值。當(dāng)改變ADP2107 - EVAL的輸出電壓時，需要根據(jù)ADP2107數(shù)據(jù)手冊中的應(yīng)用信息部分重新計算并更改輸出電容（C3和C4）、電感（L1）和補償組件（R1和C6），以確保穩(wěn)定運行。

改變負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

ADP2107評估板的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)可通過改變輸出電容（C3和C4）和補償組件（R1和C6）來調(diào)整。默認(rèn)情況下，兩個ADP2107評估板的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)設(shè)置為1 A負(fù)載瞬態(tài)時輸出電壓的5%。例如，若要將ADP2107 - 1.8 - EVAL的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)改變?yōu)? A負(fù)載瞬態(tài)時輸出電壓的10%，首先根據(jù)負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)要求選擇輸出電容，然后考慮直流偏置引起的電容損耗，最后計算補償電阻和補償電容。

典型性能特性與訂購信息

文檔中還給出了評估板的典型性能特性圖表，包括不同版本的效率曲線、輕負(fù)載和中/重負(fù)載下的工作模式以及負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)曲線等。同時，提供了兩個版本評估板的物料清單（BOM）和訂購指南。需要注意的是，該評估板是靜電放電（ESD）敏感設(shè)備，使用時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)腅SD預(yù)防措施，以避免性能下降或功能喪失。

ADP2107降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器評估板為電子工程師提供了一個方便的測試和開發(fā)平臺，通過了解其特性、使用方法和性能測試，工程師們可以更好地將其應(yīng)用到實際項目中。大家在使用過程中有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎一起交流探討。