650 kHz/1.3 MHz 升壓轉(zhuǎn)換器評估板 EVAL - ADP1612/ADP1613 深度解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，升壓轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)電源電壓提升的關(guān)鍵器件。今天我們就來深入探討一下 Analog Devices 公司的 650 kHz/1.3 MHz 升壓轉(zhuǎn)換器評估板 EVAL - ADP1612/ADP1613，看看它有哪些特性和應(yīng)用要點(diǎn)。

文件下載：ADP1612-5-EVALZ.pdf

一、評估板特性

1. 輸入輸出電壓

• ADP1612 - 5 - EVALZ：輸入電壓范圍為 1.8 V 至 5.5 V，輸出電壓為 5 V。
• ADP1613 - 12 - EVALZ：輸入電壓范圍是 2.5 V 至 5.5 V，輸出電壓為 12 V。

  2. 開關(guān)頻率

  具有分流可選的 1.3 MHz 或 650 kHz 開關(guān)頻率，可根據(jù)具體需求靈活選擇。

  3. 控制功能

  配備跳線用于使能/關(guān)斷控制，方便工程師進(jìn)行操作。

  4. 組件優(yōu)化

  組件針對指定的輸出電壓進(jìn)行了優(yōu)化，確保在相應(yīng)輸出電壓下能穩(wěn)定工作。

二、總體描述

ADP1612/ADP1613 評估模塊是一個完整的升壓直流 - 直流開關(guān)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用。其組件經(jīng)過精心選擇，能在 5 V（ADP1612）和 12 V（ADP1613）輸出電壓的全輸入和負(fù)載條件范圍內(nèi)運(yùn)行。通過改變 R1 和 R2 可以調(diào)整評估板的輸出電壓，同時，為保證穩(wěn)定運(yùn)行，L1、D1、C3 和 R3 可能需要進(jìn)行調(diào)整和重新計算。

該評估模塊采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）電流模式運(yùn)行，效率高達(dá) 94%。分流可選的開關(guān)頻率和 PWM 電流模式架構(gòu)使其具有出色的瞬態(tài)響應(yīng)、易于進(jìn)行噪聲濾波，并且可以使用小型、節(jié)省成本的外部電感器和電容器。此外，它還具備 33 nF 軟啟動電容器、欠壓鎖定（UVLO）、熱關(guān)斷（TSD）以及跳線選擇使能等關(guān)鍵特性。

三、典型應(yīng)用電路

評估板的典型應(yīng)用電路包含了 ADP1612/ADP1613 芯片、電感 L1、二極管 D1 等關(guān)鍵元件，通過合理的連接實(shí)現(xiàn)升壓功能。電路中各個引腳的連接和作用明確，如 EN 引腳用于使能/禁用轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)REQ 引腳用于選擇開關(guān)頻率等。

四、評估板硬件

1. 輸入/輸出連接器

• EN 測試總線：可通過跳線連接不同引腳來使能或禁用轉(zhuǎn)換器，也可直接向 EN 引腳施加電壓進(jìn)行獨(dú)立控制。
• 0 Ω 分流 FREQ（R4）：通過分流不同的引腳來選擇 1.3 MHz 或 650 kHz 的開關(guān)頻率，若不連接則默認(rèn) 650 kHz。
• VOUT 測試總線：輸出電壓由電阻分壓器網(wǎng)絡(luò) R1 和 R2 設(shè)置，可連接負(fù)載。
• VIN 測試總線：將正輸入電源電壓連接到 VIN 引腳，連接時應(yīng)盡量縮短電線長度以減少 EMI 傳輸。
• GND 測試總線：作為電源接地連接，外部設(shè)備的接地連接也應(yīng)連接到該總線。
• SW 測試點(diǎn)：用于測量開關(guān)節(jié)點(diǎn)（SW 引腳）的行為和開關(guān)頻率。

  2. 評估設(shè)置

  為確保 ADP1612/ADP1613 評估模塊正常運(yùn)行，需按照以下步驟進(jìn)行設(shè)置：

  1. 根據(jù) ADP1612/ADP1613 數(shù)據(jù)手冊中的應(yīng)用信息，選擇旁路電容、所需輸出電壓、補(bǔ)償和啟動時間的無源組件。
  2. 將輸入電源接地連接到 GND。
  3. 將正輸入電源連接到 VIN。
  4. 在 VOUT 和 GND 之間連接所需負(fù)載，注意 ADP1612/ADP1613 的最大連續(xù)輸出電流取決于輸入和輸出條件。
  5. 向 VIN 測試總線施加 1.8 V 至 5.5 V（ADP1612）或 2.5 V 至 5.5 V（ADP1613）的電壓。
  6. 將 EN 測試總線上的跳線移至使能位置。

五、性能評估

1. 線路調(diào)節(jié)

通過監(jiān)測輸出電壓（VOUT）隨輸入電壓（VIN）變化的情況來觀察和測量線路調(diào)節(jié)性能。

2. 負(fù)載調(diào)節(jié)

通過監(jiān)測輸出電壓（VOUT）隨施加負(fù)載變化的情況來觀察和測量負(fù)載調(diào)節(jié)性能，對于重負(fù)載，應(yīng)使用短的低電阻電線以減少電壓降。

3. 效率

通過比較輸入功率和輸出功率來測量效率，計算公式為 η =（V_OUT × I_OUT）/（V_IN × I_IN）。

4. 線路瞬態(tài)

通過在輸入（VIN）上產(chǎn)生高速電壓瞬變，并觀察評估模塊在電感器（SW）和輸出（VOUT）處的行為來評估線路瞬態(tài)性能。

5. 負(fù)載瞬態(tài)

通過在輸出（VOUT）上產(chǎn)生快速電流瞬變，并觀察評估模塊在電感器（SW）和輸出（VOUT）處的行為來評估負(fù)載瞬態(tài)性能。

6. 振蕩器頻率

可通過將示波器連接到 SW 引腳來測量振蕩器頻率。

7. 電感器電流

通過將電感器的一側(cè)從其焊盤上移除，并串聯(lián)連接一個電流環(huán)路，然后將示波器電流探頭放置在環(huán)路上來觀察電流波形。

六、評估板原理圖和布局

1. 原理圖

評估板的原理圖清晰地展示了各個元件的連接方式，包括 ADP1612/ADP1613 芯片、電感、二極管、電容和電阻等，為工程師理解電路工作原理提供了重要依據(jù)。

2. 布局指南

為了實(shí)現(xiàn)高效率、良好的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性，設(shè)計印刷電路板（PCB）布局時應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則：

• 保持低 ESR 輸入電容 (C_{IN}) 靠近 VIN 和 GND，以減少電路板寄生電感注入到器件的噪聲。
• 盡量縮短從 (C{IN}) 經(jīng)過電感 L1 到 SW 和 GND 的高電流路徑，以及從 VIN 經(jīng)過 L1、整流器（D1）和輸出電容 (C{OUT}) 的高電流路徑。
• 保持高電流走線盡可能短且寬。
• 將反饋電阻盡可能靠近 FB 放置，以防止噪聲拾取，并將反饋網(wǎng)絡(luò)的接地直接連接到 AGND 平面，與 GND 引腳形成 Kelvin 連接。
• 將補(bǔ)償組件盡可能靠近 COMP 放置，并將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的接地直接連接到與 GND 引腳形成 Kelvin 連接的 AGND 平面。
• 將軟啟動電容 (C_{ss}) 盡可能靠近器件放置，并將其接地連接到與 GND 引腳形成 Kelvin 連接的 AGND 平面。
• 避免在與 SW 連接的任何節(jié)點(diǎn)或電感器附近布線補(bǔ)償和反饋電阻的高阻抗走線，以防止輻射噪聲注入。

七、訂購信息

1. 物料清單

文檔提供了 ADP1612（輸出電壓 5 V）和 ADP1613（輸出電壓 12 V）評估板的物料清單，包括各個元件的參考標(biāo)號、描述、制造商和零件編號等信息，并且所有電阻和電容都可以進(jìn)行等效替換。

2. 訂購指南

列出了不同型號的評估板及其描述，如 ADP1612 - 5 - EVALZ 為 5 V 輸出電壓配置的 ADP1612 評估板，ADP1613 - 12 - EVALZ 為 12 V 輸出電壓配置的 ADP1613 評估板等。

八、ESD 注意事項(xiàng)

在使用評估板時，需要注意靜電放電（ESD）問題，以避免對器件造成損壞。

綜上所述，EVAL - ADP1612/ADP1613 評估板為工程師提供了一個方便的平臺來評估 ADP1612/ADP1613 升壓轉(zhuǎn)換器的性能。通過合理的設(shè)置和測試，可以深入了解該轉(zhuǎn)換器的特性，為實(shí)際應(yīng)用提供有力支持。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。