探索ISL6539EVAL1：DDR電源解決方案評(píng)估板

在DDR內(nèi)存系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，ISL6539EVAL1評(píng)估板無(wú)疑是一款極具價(jià)值的工具。它能幫助電子工程師深入了解ISL6539芯片在DDR電源解決方案中的性能和應(yīng)用。接下來(lái)，我們就一起詳細(xì)探討這款評(píng)估板。

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一、ISL6539芯片概述

ISL6539能夠?yàn)镈DRI、DDRII或DDRIII內(nèi)存系統(tǒng)的電源需求提供完整解決方案。它既可以配置為雙開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，也能作為DDR穩(wěn)壓器使用。本文重點(diǎn)關(guān)注其作為DDR穩(wěn)壓器的應(yīng)用。

作為DDR穩(wěn)壓器，ISL6539為(V{DDQ})和(V{TT})軌提供控制和保護(hù)，同時(shí)為DDR系統(tǒng)提供(V{REF})。(V{DDQ})和(V{TT})通過(guò)同步降壓調(diào)節(jié)提供，(V{REF})則通過(guò)低電流緩沖器提供。開(kāi)關(guān)頻率固定為300kHz，兩個(gè)通道可相移90°以減少相互干擾。此外，它還集成了電壓前饋斜坡調(diào)制、電流模式控制和內(nèi)部反饋補(bǔ)償，能對(duì)輸入電壓和輸出負(fù)載瞬變做出快速響應(yīng)。保護(hù)功能包括欠壓和過(guò)壓保護(hù)，以及利用下MOSFET的(r_{DS(ON)})的可編程過(guò)流保護(hù)。

二、快速啟動(dòng)評(píng)估

ISL6539EVAL1評(píng)估板開(kāi)箱即用，包裝盒內(nèi)包含應(yīng)用筆記、ISL6539數(shù)據(jù)手冊(cè)和評(píng)估板。該評(píng)估板支持使用實(shí)驗(yàn)室電源進(jìn)行測(cè)試，兩個(gè)穩(wěn)壓輸出可通過(guò)外部負(fù)載進(jìn)行測(cè)試。板上有用于連接負(fù)載和監(jiān)測(cè)電壓的接口，還有一個(gè)LED指示燈顯示PGOOD信號(hào)狀態(tài)。此外，還有三個(gè)示波器探頭測(cè)試點(diǎn)用于深入分析，以及兩個(gè)接口用于監(jiān)測(cè)任一通道的使能信號(hào)，同時(shí)提供了四個(gè)跳線用于控制和監(jiān)測(cè)。

推薦測(cè)試設(shè)備

為了全面測(cè)試ISL6539的功能，建議使用以下設(shè)備：

1. 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室電源
2. 兩個(gè)電子負(fù)載
3. 帶探頭的四通道示波器
4. 精密數(shù)字萬(wàn)用表

三、電路設(shè)置

跳線設(shè)置

評(píng)估板上有四個(gè)跳線：

• JP3：短接時(shí)將EN1引腳拉至VCC，用于啟用通道1（(V_{DDQ})穩(wěn)壓器）。
• JP4：短接時(shí)啟用通道2（(V{TT})穩(wěn)壓器），需注意(V{TT})穩(wěn)壓器的輸入軌是(V{DDQ})軌。若要禁用(V{DDQ})軌并啟用(V{TT})軌，則(V{DDQ})軌必須由外部電源供電，并在C21位置安裝一個(gè)0.01μF的電容，以使(V_{TT})軌正常軟啟動(dòng)。
• JP1：可通過(guò)連接電流表到兩個(gè)跳線引腳來(lái)監(jiān)測(cè)ISL6539的偏置電流。若不監(jiān)測(cè)偏置電流，則必須短接該跳線。
• JP5：用于設(shè)置兩個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器之間的相角。

連接負(fù)載

負(fù)載應(yīng)僅連接到(V{DDQ})和(V{TT})軌：

• 加載(V{DDQ})：將電子負(fù)載的正極端子連接到(V{DDQ})接口（J5），返回端子連接到相鄰的GND接口（J7）。
• 加載(V{TT}) - 源電流：將電子負(fù)載的正極端子連接到(V{TT})接口（J6），返回端子連接到相鄰的GND接口（J9）。
• 加載(V{TT}) - 吸收電流：將電子負(fù)載的正極端子連接到(V{DDQ})接口（J5），返回端子連接到(V_{TT})接口（J6），需注意負(fù)載的返回端子必須浮空。

連接探頭

評(píng)估板提供了多個(gè)監(jiān)測(cè)位置，示波器探頭測(cè)試點(diǎn)提供低阻抗接地連接，所有GND接口都可作為探頭的接地連接。此外，J12（EN1）和J13（EN2）端子還可連接到脈沖發(fā)生器，用于控制相應(yīng)穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)操作，但要確保使能電壓的信號(hào)發(fā)生器不超過(guò)5V，并移除相應(yīng)的使能跳線。

連接電源

在將電源連接到評(píng)估板之前，應(yīng)先關(guān)閉電源或禁用輸出。VCC電源連接：將實(shí)驗(yàn)室電源的正極端子連接到VCC接口（J4），返回端子連接到相鄰的GND接口（J1）。VIN電源連接：將實(shí)驗(yàn)室電源的正極端子連接到VIN接口（J2），返回端子連接到相鄰的GND接口（J3）。

四、操作步驟

施加電源

施加電源前，要確保跳線JP1和JP5處于所需位置，所有負(fù)載和探頭都正確連接。施加電源后，可根據(jù)需要短接或移除跳線JP3和JP4。必須先開(kāi)啟或啟用(V{IN})電源，且最后關(guān)閉或禁用該電源，其電壓范圍為1.2(V{DDQ})至18V。啟用(V{IN})電源后，可啟用VCC電源，其電壓必須為5V。PGOOD狀態(tài)LED會(huì)直觀顯示(V{DDQ})穩(wěn)壓器的電平。

檢查波形

上電復(fù)位（POR）后立即啟動(dòng)，可使用示波器或其他實(shí)驗(yàn)室設(shè)備研究輸出的斜坡上升和/或調(diào)節(jié)情況?？赏ㄟ^(guò)電子負(fù)載對(duì)輸出進(jìn)行加載，也可使用其他方法。

五、評(píng)估板設(shè)計(jì)與性能

評(píng)估板設(shè)計(jì)

評(píng)估板采用2盎司、四層印刷電路板，設(shè)計(jì)用于在室溫自然對(duì)流冷卻條件下，支持(V{DDQ})軌連續(xù)負(fù)載5A，(V{TT})軌同時(shí)連續(xù)負(fù)載3A，(V_{REF})的負(fù)載不應(yīng)超過(guò)10mA。文檔末尾提供了評(píng)估板的原理圖、物料清單和布局圖。

評(píng)估板性能

1. 上電：當(dāng)VCC電壓超過(guò)POR電平，ISL6539開(kāi)始軟啟動(dòng)程序。不同情況下的啟動(dòng)波形可參考文中的圖2、圖3和圖4。
2. 輸出紋波：圖5和圖6分別展示了兩個(gè)穩(wěn)壓器之間有90°相移和無(wú)相移時(shí)(V{DDQ})和(V{TT})軌的紋波情況。
3. 瞬態(tài)性能：圖7、圖8和圖9分別展示了(V{DDQ})軌瞬態(tài)加載、(V{TT})軌源瞬態(tài)負(fù)載和(V{TT})軌吸收瞬態(tài)負(fù)載時(shí)(V{DDQ})和(V_{TT})軌的情況。
4. 效率：圖10展示了單個(gè)穩(wěn)壓器的效率，這些效率是在互補(bǔ)穩(wěn)壓器禁用時(shí)測(cè)量的。

六、評(píng)估板定制

設(shè)計(jì)師可根據(jù)不同需求對(duì)ISL6539EVAL1評(píng)估板進(jìn)行多種修改，例如：

1. 更改(V{DDQ})和(V{TT})穩(wěn)壓器的輸出電感L1和L2。
2. 改變輸入電容，評(píng)估板出廠時(shí)配備兩個(gè)10μF陶瓷電容C2和C3作為輸入電容，C1位置可安裝一個(gè)10mm直徑的通孔鋁電解電容。
3. 修改任一穩(wěn)壓器的輸出電容，評(píng)估板每個(gè)穩(wěn)壓器輸出配備一個(gè)220μF電容，(V{DDQ})穩(wěn)壓器有兩個(gè)空位C13和C24，(V{TT})穩(wěn)壓器有一個(gè)空位C15。
4. 通過(guò)OCSET電阻R9編程(V_{DDQ})穩(wěn)壓器的過(guò)流跳閘點(diǎn)。
5. 改變C20的值可改變軟啟動(dòng)時(shí)輸出的上升時(shí)間。
6. 通過(guò)更換MOSFET（U2和U3）提高任一軌的負(fù)載能力，可能需要修改ISEN電阻值（R4和R5）和過(guò)流電阻值（R9）。
7. 通過(guò)改變電阻R10修改(V_{DDQ})穩(wěn)壓器的輸出電壓。
8. 通過(guò)改變電阻R11和R14組成的電阻分壓器修改(V{TT})軌和(V{REF})電壓跟蹤(V_{DDQ})軌的百分比。

ISL6539EVAL1評(píng)估板為電子工程師提供了一個(gè)全面了解ISL6539在DDR內(nèi)存系統(tǒng)中功能的平臺(tái)，同時(shí)具有很高的靈活性，可根據(jù)不同需求進(jìn)行定制。大家在使用過(guò)程中有沒(méi)有遇到過(guò)什么有趣的問(wèn)題或者獨(dú)特的解決方案呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。