学技术 | 世平安森美DC-DC PWM电源转换器「NCP3284/A Pro」-- 初章【开箱篇】

 

我想只要是身为电子相关工作者，在以简化电源构架方式来设计时，想必免不了要使用DC-DC负载点（Point of Load，POL）转换器来当作创作的工具，在过去，这类符合专业级别需求的转换器并没有太多的选择，瞄来看去也只有Infineon、Linear Technology（LTC）、Renesas、TI可以选择而已，只是那些的产品虽好，但价格真得很不亲民啊，但为了设计创作只好咬牙忍痛给他买下去，像我自己以前也是买LTC（现今ADI）的产品一路设计过来的，从最早的Linear Regulator到Switching Regulators（Step-Down、Step-Up、Inverting、Buck-Boost），以及最常在用的Buck regulator，可说是不离不弃，荷包哭泣…

 

只不过以上所说的，都是台湾早期的情形，现在以DC-DC POL电源方案的领域来说，已经有非常多样化的品牌可以选择了，就拿其中的onsemi（安森美）来说，在使用过后它的产品真的觉得相当的不错，不仅功能规格、性能表现上都符合专业需求，价格上更是相对优惠了许多。

 

onsemi这个品牌对于非电源相关设计者来说也许陌生，但其实在专业电源管理的领域中，它早已在市场深耕近20年之久，可说是全球数一数二在消费性领域的电源品牌中为之当红，其产品销往北美、欧洲、日韩、东南亚等全球50多个国家和地区，如今，挟带着美国研发的优秀技术和领先设计的CPU Vcore电源，在近年也陆续推出新款高效能新制程芯片，让业界也多一个价格优惠兼具CP值高的选择。

 

这次要开箱的是onsemi所发表的新品，「NCP3284/A」高效能DC-DC电源转换器，在开箱之前，下面先贴一些关于这颗的基本规格数据和官方网址。

 

NCP3284/A规格：

输出电流：

NCP3284连续最大30 A /瞬间最大45 A

NCP3284A连续最大35 A /瞬间最大50 A

输入电压范围：5 V ~ 18 V
 

输出电压范围：8 V ~ 5.5 V

工作频率：可选择500 K / 600 K / 800 K / 1 M Hz

控制模式：电流模式（RPM）

运作模式：可选择FCCM或Auto DCM & CCM于轻载高效率

静态电流：42 uA @ Isd

温度范围：-40 ~ +125℃

转换效率：90 ~ 96 %

可编程软起动/可启动控制/电源良好状态指示/内置5 V LDO /关机时，输出快速放电
 

保护机制：

可编程输入过低电压保护（UVLO）
 

恢复式过温关机保护

输出过电流保护（OCP）

输出过电压保护（OVP）

输出过低电压保护（UVP）

注：在OCP / OVP / UVP保护机制内，可选择Latch-Off或Hiccup模式

包装尺寸：PQFN37，5x6 mm，0.5 mm Pitch

更多规格，详见规格书
 

 

 

──开箱

登登！首先是寄来时最初收到的盒子，外盒上印制标签的型号NCP3284GEVB，就是今天本文的主角（EVB）啦！
 

 

打开盒子，可以看到整个空间利用采精简朴实包装，不会有过多的包材空间浪费与松散摇晃情形发生。

很值得赞许，爱护地球做环保的厂商，符合现代ESG永续经营的理念~

 

将整个取出来后，可以看到清爽简明的声明书，和用了静电袋包覆的EVM Board，接着就一一详细的来介绍啰~！

 

首先，左上是声明书正面和左下是翻拍的声明书背面，右侧则为整套的NCP3284GEVB Evaluation Board。

而声明书则是纯原文叙述唷，详细陈述内容需看内页宣讲会比较清楚。关于EVM Board相关文件及开发工具，厂商倒是没像早期还会附上一光盘片（落实爱地球做环保~）；初次使用时，记得要在有网络的环境下，去官网下载最新工具文件的版本才好。下方附上官方所公开的文件链接：

onsemi NCP3284/A官方站点--相关数据下载处

NCP3284 Data Sheet:

Design & Development Tools:

NCP3284GEVB Bill of Materials（ROHS Compliant）：

NCP3284GEVB Gerber Layout Files（Zip Format）：

NCP3284GEVB Schematic:

NCP3284GEVB Test Procedure:

 

 

声明书内页的详细陈述内容。

 

PS:若外语能力有限的设计者，确实这段内文会让人想忽略，期待厂商在文件内容上的传递，能更扩及版图到多国语言啰，毕竟咱们中文是全球第二大语系哩！

 

经初步说明完之后，拿掉包覆在EVM Board的静电外袋，紧接着取出我们今日的主角“实体评价暨开发验证板”！！登登~~

 

哇！！好特别..在取出板子时，阵阵扑鼻而来新品中带有清新芬芳的香气；当中我们就能轻易发现到在正面的唯一一颗核心IC主角啦。

 

同时，在我们拿开保护袋后，大气映入眼帘，即刻感受到整体PCB板上的零件摆放配置地利落整齐，以及Layout布局上的排列是非常地漂亮有逻辑，能先来跟配置在上面的主角NCP3284/A（U17）IC作一下设计察看。以这块评价板面积的PCB尺寸大小来说，真的不至于太小片而让”人”尝尽苦头，毕竟人眼可不是摄像头，加上采用了绿色漆底涂层作为基调，整体视觉上的感受，就不会让人实验不久后双眼感到疲劳；对于，实际操作者在实验上，可说是一大贴心加分、轻松无负担呢~！
 

 

接着，能观察到在板边两侧上的电源输入“VDC_IN”（J71/J74）&“+5V_IN”（J73）与负载输出“VCCU”（J69/J70），则是采用便利的螺丝端子台接法，在实际安装操作电源览在线，将快速便捷了许多。所以，就算要拿来放进可程式恒温恒湿试验机（Chamber）进行模拟测试，也不会让人恼于在配置，或是拉线焊接上的困扰。

 

从侧面看过去的样子，+5V多芯线在插拔式接线座孔时，与端子台锁上电源缆线端的Y型或R型接头时，二种连接器在间隙幅度上都能满足，也能扎实将缆线牢固拴紧而不浮接。

 

而在另一侧PCB板边上的开关“VTT_EN”（SW3）及跨接器Jumper（J78），则分别能各自设定IC Enable的控制方式；所以，也便于实验中无需再经由烙铁焊接，直接能以手动拨档的方式来操控。

 

PCB板正面右上方的塔型端子则是用来取得相关控制信号用的连接座，其中这部分的信号源包含了SVID在内的（ALERT#、CLK、DATA），以及PGOOD、VCC、VDRV、GL等，共计采用了7颗独立塔型端子的接头。除了，共有PGOOD、VCC、VDRV、GL在内的信号外，另外3个SVID信号则分属于同系列但不同料号（NC3285/A），以因应能支持在Intel VR13 and VR13.HC SVID的设计需求。

 

背面PCB看过去的样子，相关周边逻辑门的控制芯片、LDO、MOSFET等元件，都安排集中在背面的左侧及下方两内存块来做分布。

 

将依序，从左侧内存块，由上而下为OR Gate（U15）+ NAND Gate（U14）for NCP3284/A（U17）Enable开关控制的功能；以及，下方内存块，由左而右，分别是1.0V_VccIO LDO（U13）for SVID & N-CH MOSFET（Q41）for PGOOD功能指示灯。

 

接下来，回到正面PCB板的主题上，让我们来瞧瞧核心主角“NCP3284/A”与周边元件实际的分布情形啦~

 

附带一提：从规格书里能发现到，由典型的应用线路上来看，就能得知线路构架有分成两种模式来运行；其一（如图1.）采取了IC内部本身LDO输出电压供应给VCC，其二是（如图2.）则需为透过外部电源输入+5Vin的方式供给VCC运作。

 

实际在评价板上的线路，厂商事先将预设成（如图1.）的构架模型；而（如图2.）线路上的零件（R283/R281）则为DNP预留无上件。

 

接着能发现到在设计这套评价板时，厂商在最初的规划构想上，是将Layout布局设计成能Co-lay的型式，以达到能同时兼容于相同系列的产品（NCP3285/A）；不得不说这onsemi厂商可真设想周全，一来在共享上既不会造成额外的成本增加，二来也不会制造更多对环境的危害，徒增不必要的垃圾，可真是ESG典范中的优良厂商唷~！

 

回到主题上，因手上这片是道道地地的（NCP3284/A）评价板，所以厂商配上的IC料件，当然也就是这颗（NCP3284/A）啰~对照下，能看到PCB板上的这SVID在内（ALERT#、CLK、DATA）3支接脚的零件（R342/R344/R343）都是预设成DNP预留无上件的状态。一旦，日后有需要用到附带SVID界面的设计需求时，只需更换上（NCP3285/A）这颗IC就行了唷。

 

紧接着；初次接触到这套评价板时，记得先去厂商的官网下载最新版本的设计辅助工具喔，不论是在PC或是MAC的系统上，都得先安装上Microsoft Office Excel的应用程序，以便接下来开启厂商所提供的NCP3284 DESIGN AID设计档唷。

 

安装好Excel应用程序后，就可以开启关于NCP3284 DESIGN AID的设计辅助档，程序界面简单利落一目了然，共区分六大类的表单信息栏来填入，同时各字段旁也都有清楚的备注信息，这点不得不夸赞一下，onsemi厂商真是相当的贴心~！

 

在第一项「Operation Mode & Parameters」里，可以设定关于NCP3284/A：工作频率、运作模式（FCCM或Auto DCM/CCM）、缓启动时间，及保护模式（Latch Off或Hiccup）。
 

 

第二项「Input Voltage UVLO & Enable」则是需设定：输入电压、Enable启动是否附带输入电压UVLO（Under Voltage Look Out）的功能设置效果，也可以将其功能勾选不启用「No」，便能关掉令人困扰稍有电源不稳时的过度保护反应了。

 

第三项「Outut Voltage，Soft Start」能够设定关于NCP3284/A：输出电压，和显示Tss & Tpowerup的起动时间。

 

第四项「Inductor Current & Output Current」里，则是需要设定关于NCP3284/A：电感Peak to Peak涟波电流、输出电流大小限制，和显示在正常运作及缓起动下的最大容许电流。

 

第五项「Output Filter」则是需要设定：电感系数（L & DCR）、电容系数Bulk Cap + MLCC Cap（C & ESR & ESL），和总计的电容数量。

 

到了最后一项，在第六项「Compensation & Bode Plot」里，则是需要设定当电源正常运作下，IC内部所对应输出电压与补偿的反馈范围；以及显示在闭回路频带上，极点和零点稳定度于波德图相位边限里的质量（Close Loop Bandwidth & Phase Margin）。于此，如果觉得相位边限Phase Margin的位置跟实际所预期的质量角度有落差，则可经由「Vout Sense & Compensation Network」这里，去校正一下所期望补偿的相位角，依照字段（Rfb1、Rfb2、Rfb3、Cfb）来做校正补偿。有了精准的稳定度补偿，就能让整个电源系统质量更佳的稳定可靠，如同使用最佳化的COT电源构架般稳定自然哩~！

 

PS:虽然以此Excel试算辅助工具，所带出的波德图已经弄得很准确了，但毕竟还是理想化模拟出来的，实际上厂商还是建议根据PCB板等实体零主件所得出来的结果为准。

 

全部规格条件都带入试算搞定后，接着就可以开始动手来一一更换评价板上所相对应的零件啦。

 

以上就是关于这次“NCP3284/A Pro”的开箱心得，就推荐给有兴趣的人参考看看啦～