探索Enpirion EP5357xUI DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊評估板：設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

作為電子工程師，在電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，我們總是在尋找高效、可靠且靈活的解決方案。Altera的Enpirion EP5357xUI DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊評估板就是這樣一款值得深入研究的產(chǎn)品。今天，我們就來詳細(xì)探討這款評估板的特點(diǎn)、使用方法以及相關(guān)的技術(shù)要點(diǎn)。

文件下載：EVB-EP5357LUI.pdf

評估板概述

Enpirion EP5357xUI轉(zhuǎn)換器屬于新一代DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，是一種完整的硅基電源系統(tǒng)。評估板設(shè)計(jì)旨在提供廣泛的工程評估能力，具有以下特性：

• 集成度高：這些設(shè)備是完整的模塊，包括磁性元件，僅需陶瓷輸入和輸出電容器。
• 配置靈活：評估板提供了基礎(chǔ)配置，如0603輸入電容器和0805輸出電容器，同時(shí)還設(shè)有焊盤，可添加額外的輸入和輸出電容器，以評估不同輸入/輸出電容器組合下的性能。
• 電壓編程：可通過外部電阻分壓器實(shí)現(xiàn)輸出電壓編程，不過此選項(xiàng)僅適用于EP5357LUI。
• 信號(hào)編程：提供跳線，方便對輕載模式（LLM）、使能信號(hào)以及VS0 - VS2輸出電壓選擇引腳進(jìn)行編程。
• 保護(hù)功能：評估板配備輸入去耦和輸入反極性保護(hù)，可防止常見的設(shè)置失誤對設(shè)備造成損壞。

快速上手指南

步驟1：設(shè)置跳線

在給評估板供電之前，將“ENABLE”跳線設(shè)置到禁用位置。根據(jù)所需的輸出設(shè)置，設(shè)置VS0、VS1和VS2引腳。LLM引腳電壓大于1.4V時(shí)，啟用輕載模式；小于0.4V時(shí)，禁用輕載模式。需要注意的是，信號(hào)引腳LLM、ENA、VS0、VS1和VS2必須連接到邏輯“高”（跳線向左）或邏輯“低”（跳線向右），不能懸空，否則引腳狀態(tài)將不確定。

步驟2：連接電源

將電源連接到輸入測試點(diǎn)TP8（VIN）和TP5（GND），這兩個(gè)測試點(diǎn)也可用于測量輸入電壓。連接時(shí)要注意極性和電壓大小，若VIN大于6V，評估板可能會(huì)損壞；若輸入電壓極性錯(cuò)誤，二極管D1會(huì)導(dǎo)通，導(dǎo)致輸入電流過大。

步驟3：設(shè)置輸出電壓

根據(jù)所需的輸出電壓，設(shè)置輸出電壓選擇引腳。參考表1和表2確定設(shè)置。需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)板配置中未安裝外部電阻分壓器，對于EP5357LUI選擇“EXT”選項(xiàng)而未安裝外部電阻R1和R2，會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測的行為。

步驟4：連接負(fù)載

將負(fù)載連接到輸出連接器TP7（VOUT）和TP6（GND），這兩個(gè)測試點(diǎn)也用于測量直流輸出電壓。

步驟5：設(shè)置輕載模式

根據(jù)需要連接LLM（輕載模式）跳線。電壓大于1.4V時(shí)啟用LLM，小于0.4V時(shí)禁用LLM。

步驟6：啟動(dòng)評估板

將“ENABLE”跳線移到啟用位置，給評估板上電，此時(shí)EP5357xUI應(yīng)開始工作。

輸出電壓選擇

EP5357xUI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。表1和表2分別展示了EP5357LUI和EP5357HUI的輸出電壓選擇邏輯表。EP5357LUI有七個(gè)預(yù)設(shè)輸出電壓級(jí)別和一個(gè)外部可編程選項(xiàng)，而EP5357HUI有八個(gè)預(yù)設(shè)輸出電壓級(jí)別，無外部編程能力。

測試建議

為保證測量準(zhǔn)確性，需注意以下幾點(diǎn)：

• 電壓測量：使用評估板上提供的測試點(diǎn)進(jìn)行所有輸入和輸出電壓測量，可消除線路和負(fù)載電纜上的電壓降，避免測量不準(zhǔn)確，尤其是在測量效率時(shí)。
• 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。
• 輸出電壓紋波測量：使用平衡阻抗探頭（如圖2所示）和通孔測試點(diǎn)對TP2測量輸出電壓紋波，可避免噪聲耦合到探頭接地引線，并用于負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)測量。

使用外部電壓分壓器

EP5357xUI評估板為評估Altera Enpirion DC/DC模塊的性能提供了很大的靈活性。通過在板上放置0805尺寸、精度為1%的電阻，可實(shí)現(xiàn)外部電阻分壓器，為EP5357LUI選擇VID上七個(gè)預(yù)設(shè)電壓之外的輸出電壓。輸出電壓由以下公式選擇： [V{OUT }=0.6 Vleft(1+frac{R 1}{R 2}right)] 為保持控制回路穩(wěn)定性，(R{1})必須選擇為237kΩ，此時(shí)(R{2})為： [R{2}=frac{142.2 × 10^{3}}{V_{OUT }-0.6} Omega] 通過將跳線VS0 - VS2設(shè)置為邏輯“高”來選擇外部電壓分壓器選項(xiàng)。使用外部電阻分壓器時(shí)，輕載模式（LLM）不可用。需要注意的是，即使在外部反饋模式下，也應(yīng)將(Vsense)引腳連接到輸出引腳，以接入位于(Vsense)和(VFB)焊盤之間的內(nèi)部相位超前電容器，該電容器對環(huán)路補(bǔ)償和電源穩(wěn)定性至關(guān)重要。

動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出

EP5357xUI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。電壓間的轉(zhuǎn)換斜率經(jīng)過優(yōu)化，可防止輸出電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)過度下沖或過沖，轉(zhuǎn)換斜率在數(shù)據(jù)手冊中有定義?？赏ㄟ^將VSx跳線中心引腳連接到邏輯驅(qū)動(dòng)器，在不同(V_{OUT })狀態(tài)之間切換來測試此功能。需要注意的是，不允許在預(yù)定義輸出和外部編程輸出之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，否則可能導(dǎo)致電流過大，損壞設(shè)備。

輸入和輸出電容器

輸入濾波電容器

根據(jù)負(fù)載電流大小選擇輸入濾波電容器： 對于(I{LOAD } leq 500 mA)，(C{IN}=2.2 uF)；對于(I{LOAD }>500 mA)，(C{IN}=4.7 uF)。0402電容器尺寸是可以接受的。輸入電容器必須使用X5R或X7R或等效的電介質(zhì)配方，Y5V或等效電介質(zhì)配方會(huì)隨頻率、偏置和溫度變化而失去電容，不適合開關(guān)模式DC - DC轉(zhuǎn)換器輸入濾波應(yīng)用。

輸出濾波電容器

根據(jù)輸入電壓選擇輸出濾波電容器： 對于(VIN leq 4.3 V)，(C_{OUTMIN }=10 uF 0603 MLCC)；對于(VIN>4.3 V)，(C{OUTMIN }=10 uF 0805 MLCC)。使用2x10μF 0603 MLCC電容器可改善紋波性能（適用于任何允許的VIN）。設(shè)備輸出引腳旁邊的最大輸出濾波電容為60μF低ESR MLCC電容，(V{OUT })必須在靠近EP5357xUI的最后一個(gè)輸出濾波電容器處進(jìn)行感應(yīng)。此外，只要在VOUT感應(yīng)點(diǎn)和大容量電容之間有足夠的間距，可在負(fù)載處放置額外的大容量電容用于去耦和旁路。但輸出端總電容（輸出濾波電容 + 大容量電容）過大可能會(huì)在啟動(dòng)時(shí)導(dǎo)致過流情況，具體最大大容量電容請參考產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊。輸出電容器同樣必須使用X5R或X7R或等效的電介質(zhì)配方。

總結(jié)

Enpirion EP5357xUI DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊評估板為電子工程師提供了一個(gè)全面、靈活的平臺(tái)，用于評估和開發(fā)電源解決方案。通過合理設(shè)置跳線、正確選擇輸入和輸出電容器，以及遵循測試建議，我們可以充分發(fā)揮該評估板的性能。你在使用類似評估板時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。