探索 Enpirion EN5312QI DCDC 轉(zhuǎn)換器模塊評(píng)估板

作為電子工程師，我們總是在尋找高效、可靠的電源解決方案。今天，我將帶大家深入了解 Altera Enpirion 的 EN5312QI DCDC 轉(zhuǎn)換器模塊評(píng)估板，看看它能為我們帶來哪些驚喜。

文件下載：EVB-EN5312QI.pdf

產(chǎn)品概述

EN5312QI 是一款全新的 DCDC 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，它是一個(gè)完整的硅基電源系統(tǒng)。這個(gè)模塊集成了磁性元件，僅需陶瓷輸入和輸出電容器即可工作。評(píng)估板設(shè)計(jì)旨在提供廣泛的工程評(píng)估能力，基礎(chǔ)配置包括一個(gè) 0805 4.7uF 輸入電容器和一個(gè) 0805 10uF 輸出電容器。同時(shí)，評(píng)估板上還有預(yù)留焊盤，可添加額外的輸入和輸出電容器，方便我們?cè)u(píng)估不同輸入/輸出電容器組合的性能。此外，還可以根據(jù)需要安裝外部分壓器，并且提供了用于使能信號(hào)和輸出電壓選擇的跳線。板上設(shè)有眾多測試點(diǎn)和輸入輸出連接用的夾線，還配備了輸入去耦和反極性保護(hù)，能有效防止常見的設(shè)置失誤對(duì)設(shè)備造成損壞。

快速啟動(dòng)指南

步驟 1：設(shè)置使能跳線

將“ENA”跳線設(shè)置到禁用位置。需要注意的是，信號(hào)引腳 ENA、VS0、VS1 和 VS2 必須連接到高電平或低電平，若處于浮空狀態(tài)，其狀態(tài)將不確定。

步驟 2：設(shè)置輸出電壓選擇引腳

根據(jù)所需的輸出電壓設(shè)置，參考輸出電壓選擇部分來確定引腳設(shè)置。這里要特別提醒，標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估板配置未安裝外部分壓器，如果選擇外部分壓器選項(xiàng)而未安裝，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備進(jìn)入 100%占空比。

步驟 3：連接電源

按照?qǐng)D 1 所示，將電源連接到輸入電源連接器 VIN(+)和 GND(-)。連接時(shí)要注意極性，盡管評(píng)估板有反極性保護(hù)二極管，但反轉(zhuǎn)輸入極性通常不是一個(gè)好主意。

步驟 4：連接負(fù)載

將負(fù)載連接到輸出連接器 (V_{OUT })(+)和 GND(-)。

步驟 5：上電

給評(píng)估板上電，并將 ENA 跳線移到啟用位置，此時(shí) EN5312Q 就開始工作了。

輸出電壓選擇

EN5312QI 采用 3 引腳輸出電壓選擇方案。通過將 VSx 跳線設(shè)置為邏輯“1”或邏輯“0”來編程輸出電壓，具體設(shè)置可參考快速啟動(dòng)部分。表 1 展示了輸出電壓選擇的真值表，通過 VSx 跳線可以選擇七種預(yù)設(shè)輸出電壓級(jí)別。

需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估板配置未安裝外部分壓器。如果選擇外部分壓器選項(xiàng)而未安裝，會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測的行為，甚至可能使設(shè)備進(jìn)入 100%占空比，并將輸入軌電壓輸送到輸出端。同時(shí)，所有信號(hào)引腳必須連接到邏輯“1”（跳線向左）或邏輯“0”（跳線向右），跳線開路會(huì)導(dǎo)致狀態(tài)不確定。

測試建議

為保證測量準(zhǔn)確性，我們需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 電壓測量：使用評(píng)估板上提供的測試點(diǎn)進(jìn)行所有輸入和輸出電壓測量，這樣可以消除線路和負(fù)載電纜上的電壓降，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤讀數(shù)。
2. 電流測量：使用串聯(lián)電流表或精確的分流電阻測量輸入和輸出電流，這在測量效率時(shí)尤為重要。
3. 信號(hào)測量：使用平衡阻抗探頭尖端測量開關(guān)信號(hào)，以避免噪聲耦合到探頭接地線上。

使用外部分壓器

EN5312Q - E 評(píng)估板在評(píng)估 Altera Enpirion DCDC 模塊性能方面提供了很大的靈活性。板上有預(yù)鍍錫焊盤，可放置 0402 尺寸、精度為 1%的電阻，以實(shí)現(xiàn)外部分壓器，從而選擇除 VID 上七個(gè)預(yù)設(shè)電壓之外的輸出電壓。

輸出電壓通過以下公式選擇： [V{OUT }=0.6 Vleft(1+frac{R 1}{R 2}right)] 為保持環(huán)路增益，(R{1}) 必須選擇為 200KΩ，則 (R{2}) 為： [R{2}=frac{1.2 × 10^{5}}{V_{OUT }-0.6} Omega]

選擇外部分壓器選項(xiàng)時(shí)，需將跳線 VS0、VS1 和 VS2 設(shè)置為邏輯高電平。

動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出

EN5312QI 設(shè)計(jì)允許通過切換 VID 引腳在預(yù)定義電壓級(jí)別之間動(dòng)態(tài)切換。在輸出電壓電平轉(zhuǎn)換時(shí)，電壓間的轉(zhuǎn)換斜率經(jīng)過優(yōu)化，可防止出現(xiàn)過度的下沖或過沖，轉(zhuǎn)換斜率為 1mV/uS。我們可以通過將 VSx 跳線中心引腳連接到邏輯驅(qū)動(dòng)器，在不同的 (V_{OUT }) 狀態(tài)之間切換來測試這一功能。你有沒有在實(shí)際項(xiàng)目中嘗試過類似的動(dòng)態(tài)電壓切換功能呢？

輸入和輸出電容器

輸入電容

輸入電容要求為 4.7 uF，Altera 建議使用低 ESR 的 MLCC 電容器。EN5312Q - E 評(píng)估板上已安裝了一個(gè) 4.7uF 0805 電容器，并且有預(yù)鍍錫焊盤，可添加額外的 0805 電容器，用于測試輸入濾波性能。

輸出電容

輸出電容要求最小為 10uF，控制環(huán)路設(shè)計(jì)可在總輸出電容高達(dá) 60uF 時(shí)保持穩(wěn)定。評(píng)估板上安裝了一個(gè) 10uF 0805 電容器，板上還有預(yù)鍍錫焊盤，可添加最多 2 個(gè)額外的輸出電容器，其封裝可以是 0805 或 1206。如果使用 10uF 電容時(shí)瞬態(tài)性能不足，可以添加更大的電容。同樣，Altera 建議使用低 ESR 的 MLCC 類型電容器，并且電容器必須采用 X5R 或 X7R 電介質(zhì)配方。

總結(jié)

EN5312QI DCDC 轉(zhuǎn)換器模塊評(píng)估板為我們提供了一個(gè)全面、靈活的電源評(píng)估平臺(tái)。從輸出電壓選擇到動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出，再到輸入輸出電容器的配置，都展現(xiàn)了其強(qiáng)大的功能和廣泛的適用性。作為電子工程師，我們可以利用這個(gè)評(píng)估板深入研究電源性能，為實(shí)際項(xiàng)目選擇最合適的電源解決方案。你在使用類似評(píng)估板時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。