ISL6442EVAL1Z評(píng)估板：高性能雙調(diào)節(jié)器評(píng)估利器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，擁有一款合適的評(píng)估板對(duì)于快速驗(yàn)證和測(cè)試芯片性能至關(guān)重要。今天我們就來深入了解一下ISL6442EVAL1Z評(píng)估板，它主要用于評(píng)估ISL6442雙開關(guān)穩(wěn)壓器以及一個(gè)線性穩(wěn)壓器，為工程師們提供了便捷的測(cè)試和驗(yàn)證平臺(tái)。

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一、輸出配置

1. 線性輸出

線性輸出(V{OUT 3})被設(shè)置為(5.0V)，電流為(0.3A)，輸入電壓(V{IN 3}=6V)。線性輸出支持約(1W)的功率，其輸出電流能力主要取決于所安裝的FET的功耗。計(jì)算公式為(P{Vout3} =(V{IN3 }-V{OUT3 }) * I{out3})。同時(shí)，PNP雙極型晶體管的散熱能力也是設(shè)計(jì)和布局時(shí)需要考慮的因素。

2. 開關(guān)輸出

開關(guān)輸出的開關(guān)頻率約為(1.4MHz)，該頻率由RT引腳所選的電阻決定。目前支持的開關(guān)輸出電流范圍受所用FET的限制，例如FDS6912A雙FET（SO - 8封裝）最大可處理(3A)電流。不過，ISL6442的柵極驅(qū)動(dòng)器理論上能夠驅(qū)動(dòng)分立的上下FET，以實(shí)現(xiàn)高達(dá)(25A)的輸出電流，只是在這塊評(píng)估板上未做支持。

二、快速啟動(dòng)評(píng)估

1. 連接方式

從評(píng)估板的照片（圖1）和頂層布局圖（圖2）可以清晰看到其輸入和輸出連接方式。兩個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器共享一個(gè)輸入(V{IN})，線性穩(wěn)壓器則有獨(dú)立的輸入(V{IN3})和接地端。每個(gè)輸出都有用于(V_{OUT})和接地的接線柱，還有用于低噪聲波形測(cè)試的示波器探頭插座。

2. 輕載快速設(shè)置

進(jìn)行快速簡(jiǎn)單測(cè)試時(shí)，只需一個(gè)(6V)電源。將(P1 (V{IN}))和(P7 (V{IN3}))相互連接并接到(6V)電源，再將電源接地端連接到(P2)和(P9)，然后給每個(gè)輸出接上輕負(fù)載。開啟電源后，三個(gè)輸出應(yīng)達(dá)到預(yù)期的直流值，可使用電壓表或示波器進(jìn)行查看。需要注意的是，(V{OUT1})和(V{OUT2})的上升時(shí)間約為幾毫秒，而(V{OUT3})的上升速度會(huì)快很多。在這個(gè)簡(jiǎn)單示例中，IC和三個(gè)輸入共享一個(gè)電源電壓，但實(shí)際上線性穩(wěn)壓器的(V{IN3})可以使用不同的電壓，因?yàn)樗歇?dú)立的輸入接線柱。

三、評(píng)估板特性與修改

1. 重載評(píng)估

若要評(píng)估重載情況，可以在相應(yīng)輸出和接地之間連接負(fù)載，負(fù)載可以是電阻、電子負(fù)載或?qū)嶋H負(fù)載。由于接線柱間距較小，強(qiáng)烈建議在連接負(fù)載時(shí)關(guān)閉電源。開關(guān)輸出至少能夠提供(3A)電流，若嘗試更高電流，需監(jiān)測(cè)FET的溫度，確保條件允許。同時(shí)，要保證輸入電源能夠提供驅(qū)動(dòng)最大測(cè)試負(fù)載所需的輸入電流。

2. 輸出電壓控制

• 開關(guān)頻率：開關(guān)頻率由RT引腳連接到接地的電阻（R4）控制，具體的電阻值與頻率的曲線可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)。
• 輸出電壓：每個(gè)輸出電壓由從輸出到其FB引腳再到接地的電阻分壓器決定。計(jì)算電阻值的公式可參考ISL6442數(shù)據(jù)手冊(cè)。不過，輸出電壓存在一定限制。開關(guān)穩(wěn)壓器的占空比可接近(100%)，但會(huì)受到死區(qū)時(shí)間、最大負(fù)載下FET的(r{DSON})、開關(guān)頻率等因素的限制。最大輸出電壓受可用的(V{IN})限制，若要提高輸出電壓，需檢查FET和其他輸出組件的額定值，確保它們能夠承受。最小輸出電壓略高于(0.6V)的內(nèi)部參考電壓。線性穩(wěn)壓器的最大輸出電壓受(V_{IN3})和LCDR引腳（由(5V)偏置）的限制，接近板上設(shè)置的(5V)，不建議超過該值，最小電壓同樣略高于(0.6V)內(nèi)部參考電壓。
• 輸出禁用：JP1用于通過將SS/EN1短接到接地來禁用(V{OUT1})，JP2對(duì)(V{OUT2})具有相同的功能。

四、性能波形

1. 上電序列

圖3展示了典型的上電序列，當(dāng)所有輸入連接到單個(gè)(V{IN}=V{IN 3}=6V)時(shí)，當(dāng)(V{CC})超過其POR上升觸發(fā)點(diǎn)（約(4.4V)），IC被啟用，線性輸出(V{OUT3})幾乎立即上升。同時(shí)，兩個(gè)SS/EN引腳開始充電（圖中未顯示），但輸出直到SS/EN引腳電壓達(dá)到約(1V)才開始上升，此時(shí)兩個(gè)開關(guān)輸出同時(shí)開始軟啟動(dòng)上升。通過選擇SS/EN電容的比例以匹配輸出電壓，可使兩個(gè)輸出初始時(shí)相互跟蹤。上升時(shí)間約為幾毫秒，由板上的SS/EN電容決定。

2. 軟啟動(dòng)波形

圖4詳細(xì)展示了PWM1的軟啟動(dòng)波形（PWM2類似）。完整的SS/EN1上升過程可見，輸出直到SS/EN超過約(1V)的使能閾值才開始上升。輸出從零上升到滿量程，而SS/EN1從(1.0V)上升到(1.6V)。最后，EN/SS1繼續(xù)上升到約(3.2V)，此時(shí)上升過程完成（若兩個(gè)輸出上升過程都完成，PGOOD定時(shí)器將從此點(diǎn)開始計(jì)時(shí)）。

3. 開關(guān)和紋波波形

圖5和圖6分別展示了PWM1在無負(fù)載和(3A)負(fù)載下的開關(guān)信號(hào)（PHASE1信號(hào)，與UGATE1具有相同的時(shí)序）和輸出電壓紋波。開關(guān)頻率為(1.4MHz)。

4. 過流打嗝模式

圖7展示了過流打嗝模式。在時(shí)間(T0)，SS/EN2放電到接地（由于放電晶體管的尺寸和定時(shí)電容的大小限制，可能無法達(dá)到接地）。當(dāng)SS/EN2低于約(1V)時(shí)，輸出關(guān)閉，負(fù)載電流降為零（在時(shí)間(T1)發(fā)生）。當(dāng)SS/EN2再次上升到(1V)以上時(shí)，(V_{OUT2})將嘗試再次開啟。如果輸出仍然短路，每個(gè)時(shí)鐘周期的輸出電流將被限制在一個(gè)足夠低的平均值，以保證功耗合理。

五、總結(jié)

ISL6442EVAL1Z評(píng)估板展示了一款簡(jiǎn)單但高性能的雙穩(wěn)壓器，適用于各種應(yīng)用，尤其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中表現(xiàn)出色。ISL6442的高電流MOSFET驅(qū)動(dòng)器提供了高效的電源轉(zhuǎn)換解決方案，減少了外部組件數(shù)量，并且占用空間小。文檔還提供了詳細(xì)的原理圖、物料清單和板布局等信息，雖然板布局在性能和面積優(yōu)化方面還有提升空間，但為測(cè)試提供了便利。

各位工程師朋友們，你們?cè)谑褂妙愃圃u(píng)估板時(shí)遇到過哪些有趣的問題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。