探索RTKA271082DE0000BU评估板：性能、操作与设计要点

在汽车电子领域，电源管理芯片（PMIC）的性能对于各类车载应用的稳定运行至关重要。RTKA271082DE0000BU评估板为我们评估RAA271082汽车PMIC的性能提供了一个理想的平台。下面，我们就来深入了解一下这个评估板的特点、操作方法以及设计要点。

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评估板概述

RTKA271082DE0000BU评估板主要用于评估RAA271082汽车PMIC的性能。该PMIC具备三个同步降压调节器和一个低压差线性调节器（LDO），适用于4.5V至42V输入电源范围的负载点汽车应用，如摄像头系统等。评估板除了能提供四个输出电压外，还包含一个I²C接口、一个RSTB状态指示器和一个通用输入输出（GPIO）信号。RAA271082采用4mm×4mm 24引脚Step Cut QFN（SCQFN）封装，带有外露焊盘，并且符合AEC - Q100 Grade1标准。

评估板特性

• 宽输入电压范围：VIN工作范围为4.0至42V，启动范围为4.5至42V。
• 多类型调节器：三个带有内部补偿的同步降压调节器和一个LDO。
• 固定频率：2.2MHz的固定频率，确保稳定的输出。
• 多重保护：具备过温、过流、过压和负过流保护功能，保障系统安全。

规格参数

参数	详情
VIN范围	4V至42V
VOUT1范围	2.8V至5.05V，最大电流1A
VOUT2范围	0.85V至3.3V，最大电流1A
VOUT3范围	0.85V至3.3V，最大电流1A
LDO4范围	2.87V至3.4V，最大电流300mA
接口	I²C接口
信号	RSTB和GPIO信号

功能描述与操作

输出控制

手动输出控制（EN和EN_LV）

评估板上的EN和EN_LV引脚可以通过安装跳线进行手动控制。对于EN控制，可在J1或J2上安装2引脚跳线，但不能同时安装，否则可能损坏USB接口板。当J1处于上位置时，EN连接到VIN1电源，使IC启用；下位置则将EN连接到GND，使IC禁用。也可以直接将直流源连接到EN测试点TP11来控制EN。EN有三种状态：当EN = GND时，IC处于最低功耗状态；当EN = 1.5V时，IC处于待机模式，可通过I²C通信，但所有输出关闭；当EN > 1.8V时，IC开启，Buck1（高压调节器）启用。

对于EN_LV控制，可在J3或J6上安装2引脚跳线，同样不能同时安装。J3的上位置将EN_LV连接到BYP电源，使输出启用；下位置将EN_LV连接到GND，使输出禁用。也可以将直流源连接到EN_LV测试点TP14来直接驱动EN_LV。需要注意的是，EN_LV是一个低压输入，最大限制为5.5V。当EN_LV = GND时，低压输出（Buck2、Buck3、LDO4）关闭；当EN_LV > 1.5V时，低压输出启用。当使用手动控制时，GUI无法用于选择如输出电压设置、欠压（UV）和过压（OV）阈值等选项，但仍可进行一些不涉及选项选择的操作，如读取和清除故障状态位、启用和禁用IC对各种故障的响应等。

GUI（图形用户界面）控制（EN和EN_LV）

通过移除J1和J3上的2引脚跳线，并在J2和J6上安装跳线，可启用GUI对EN和EN_LV的控制。启用后，GUI不仅能控制EN和EN_LV，还提供了更多功能，如更改输出电压、UV和OV阈值、上电顺序、启动延迟和关机延迟等选项设置。

测试输出

当配置好EN和EN_LV输入后，就可以对输出进行加载测试，如负载调节、启动和关机以及负载瞬态测试等。评估板的输入和输出连接及测试点信息如下：	连接	(+)测试点	GND测试点	默认值（V）
VIN1（输入）	TP5	TP7	12（4V至42V，4.5V启动）
VOUT1	TP1	TP3	3.8
VOUT2	TP2	TP4	1.8
VOUT3	TP6	TP8	1.2
LDO4	TP9	TP10	3.3

此外，还有一些其他测试点，如位于板底部边缘的GPIO和RSTB测试点（TP13和TP17）、位于板左上角的EN测试点（TP11）、位于板右上角的EN_LV测试点（TP14）以及位于板右侧中部的BYP调节器测试点（TP12）。

GUI操作

准备工作

在启动GUI软件之前，需要完成以下准备工作：

• 将USB接口电缆连接到主机计算机和评估板（EVB）之间。
• 为EVB提供的VIN1电源最小为4.5V。
• 若要使用GUI控制EN和EN_LV，不要在EVB的J1和J3上安装跳线，而是在J2和J6上安装跳线。

GUI功能布局

GUI功能按行或列分组，初始界面为Configure选项卡。右侧的行包含不同选项卡的选择按钮、输出电压显示和选择、OV和UV阈值选择、软启动斜坡率选择、扩频选项选择等。左侧区域有Dongle发现计数器、VIN UVLO下拉菜单、设备ID信息、EN和EN_LV控制按钮、ReCal和Refresh All按钮、电源顺序选择、tOFF和tON延迟选择等。通过点击EN（HV）控制的On按钮可开启Buck1，点击EN_LV控制的On按钮可开启低压输出（Buck2、Buck3、LDO4）。

更改编程选项

要更改输出电压、VOUT OV阈值等选项，需按以下步骤操作：

1. 使用EN控制将IC置于待机模式。只有在设备处于待机模式时，Configure选项卡上的所有选项才能更改，EN_LV控制可处于Off或On状态。
2. 使用特定的下拉菜单选择所需的选项。有些选项可能不在Configure选项卡上，可在Misc选项卡上进行选择。
3. 使用Refresh All按钮验证选择。
4. 确认选择正确后，点击ReCal CRC按钮。GUI会自动从寄存器0xB6、0xB7读取新的CRC计算结果，并将这些值复制到寄存器0x7E、0x7F。
5. 再次点击Refresh All按钮。
6. 将EN控制设置为On，设备将以所选选项启动。需要注意的是，当EN控制为On时，Buck1输出开启，此时无法更改Configure选项卡上的选择。如果在设备处于待机状态下进行选择但未执行ReCal CRC，将EN设置为On时，输出会启动但很快关闭，这是因为CRC重新检查错误。此时，需将设备置于待机状态，点击ReCal CRC和Refresh All，然后将EN设置为On，输出应能以所选选项正常启动。

其他选项卡功能

• Fault Status Tab：用于显示检测到的故障。点击Refresh All按钮，检测到的故障会以黄色文本和红色背景突出显示。可通过选择下拉菜单中的“no fault detected/clear fault”清除故障，也可使用CLEAR按钮批量清除特定输出的故障。
• Fault Response Mask Tab：控制设备对各种故障的响应（关闭或忽略）。可通过下拉菜单选择每个输出相关故障的响应方式。底部的Latchoff（HV）和Latchoff（LV）下拉菜单还可作为故障指示器，若发生Latchoff事件，下拉菜单会显示相应信息，通过选择“no fault detected/clear fault”可清除该状态。
• Fault to GPIO Control Tab：控制哪些故障会导向GPIO引脚。所有下拉菜单可配置为“ignore GPIO on fault”或“assert GPIO pin low on fault”，选择相应选项可使特定故障检测到时GPIO引脚置低。底部还有看门狗定时器故障、I²C CRC故障和CRC重新检查故障的下拉菜单。
• GPIO Pin Tab：控制GPIO引脚的使用。可读取GPIO引脚的当前逻辑状态，设置GPIO写入数据，选择GPIO引脚功能和方向。
• RSTB Pin / WWDT Tab：控制RSTB引脚的操作和窗口看门狗定时器（WWDT）的配置。RSTB引脚可作为设备的通用故障指示器，可配置为忽略某些输出的PGood信号。WWDT有多种选项，如启用或禁用、设置故障触发条件、独立编程故障定时、锁定设置等。要使输出因WWDT故障关闭，需完成一系列设置步骤，包括选择故障的tick和count、选择故障响应掩码、选择要关闭的输出、选择Kick Select、选择哪些WWDT故障使RSTB引脚置低以及启用WWDT并发出有效的WWDT kick。
• Misc Tab：控制RAA271082寄存器0x7B、0x7C和0x7D中的杂项选项。所有选项都需进行CRC检查，因此只能在设备处于待机模式时更改。更改选项后，需执行ReCal CRC和Refresh All操作才能使设备以所选选项启动。该选项卡包含Hiccup/latchoff选项、UV检测预滤波器选项、Buck3相位选择、可选的I²C地址、手动控制输出选项、UV/OV滤波器、I²C CRC检查、短RSTB脉冲选项、NOC1极限和OC1电流极限等选项。
• Reg Map Tab：显示RAA271082寄存器的名称、地址和位名称。可展开或折叠寄存器查看位名称和分配。
• REA Dongle tab：可对特定寄存器进行直接读写操作。通过在Offset框中输入寄存器的十六进制地址，点击READ按钮可读取寄存器内容；在W-data框中输入要写入的十六进制值，点击Write按钮可写入寄存器，再点击READ按钮可验证写入操作是否成功。若读取结果不符合要求，可能是寄存器不可写、需在设备处于待机模式时写入或设备未开启。
• Log Tab：记录GUI和RAA271082之间的读写操作，有助于分析和理解用于配置设备选项的寄存器读写操作。还包含Clear Log按钮，可清除之前的读写信息。

板卡设计

布局指南

PCB布局对于开关调节器的性能至关重要。为了实现良好的性能，应注意以下几点：

• 层数与接地：PCB至少应有四层铜层，在顶层正下方的内层使用完整的接地平面。确保连接到接地的每个组件附近都有一个或多个过孔，以提供低阻抗接地路径。
• 电容放置：将输入滤波电容（CIN1）放置在VIN1和PGND之间，尽可能靠近IC引脚，并将高频去耦电容放置在最靠近IC的位置。VIN2/3输入电容（CIN2/3）也应靠近IC的VIN2/3引脚，并使用短而宽的铜连接。
• 电感和其他组件放置：将Buck1电感L1靠近IC的PHASE1引脚，并直接用短而宽的铜连接。将启动电容（CBOOT）放置在引脚5和6旁边，并使用短而直接的铜连接。将Buck2和Buck3电感（L2和L3）放置在各自的PHASE2和PHASE3引脚旁边，并使用短而宽的铜进行布线。将Buck2和Buck3输出电容（COUT2和COUT3）放置在电感附近，并使用短而宽的走线连接。在COUT2和COUT3的接地连接点放置多个接地过孔，以提供低阻抗接地路径。
• 反馈走线：将Buck3的反馈直接从COUT3路由到FB3引脚（引脚21），并在FB3走线（对噪声敏感）和高噪声PHASE3走线之间留出一定的空间间隙。将Buck2的反馈在内层布线，从COUT2连接到FB2（引脚22），避免经过电感L2、L3或L1下方，以及PHASE信号或引脚下方。
• 其他连接：LDOIN4和FB1（引脚18和17）必须连接到VOUT1，使用宽铜从VOUT1路由到LDOIN4，避免经过任何电感和PHASE节点下方。FB1是Buck1的反馈输入，可与LDOIN4的路径合并为一条走线，但需要足够宽以减少I•R电压降，也可在内层单独布线。将LDO的输入和输出电容（100nF和CLDOOUT4）放置在IC附近，并使用短而宽的走线直接连接。将所有接地引脚（引脚10、11和22）和散热PAD（引脚25）使用单个宽铜焊盘连接在一起，并通过多个过孔连接到接地平面。将BYP电容（CBYP）放置在靠近BYP引脚（引脚12）的位置，并使用短而宽的PCB走线连接。

原理图与物料清单

文档提供了评估板的原理图，同时列出了详细的物料清单，包括电容、电感、连接器、晶体管、电阻等组件的数量、参考设计名称、描述、制造商和制造商部件号等信息。

板卡布局

文档还展示了评估板的各层布局图，包括顶层丝印、顶层铜和丝印、顶层、第2层、第3层、底层、底层铜和丝印以及底层丝印等，为工程师进行电路板设计和调试提供了直观的参考。

典型性能图表

文档中给出了多个典型性能图表，如VIN到VOUT1 = 3.8V的效率与负载关系、VIN = 12V到VOUT1的效率与负载关系、VOUT1到VOUT2 = 1.8V的效率与负载关系、VOUT到VOUT3 = 1.2V的效率与负载关系、VOUT1到LDO4 = 3.3V的效率与负载关系、VIN工作电流（无负载）、使用EN切换启动（VIN = 12V）、使用VIN斜坡启动（EN连接到VIN）、使用EN切换关机（VIN = 12V）和使用VIN斜坡关机（EN连接到VIN）等图表，这些图表有助于工程师了解评估板在不同工作条件下的性能表现。

总结

RTKA271082DE0000BU评估板为RAA271082汽车PMIC的评估提供了全面的解决方案。通过手动控制和GUI控制，工程师可以灵活配置输出参数和故障响应方式。合理的板卡设计和布局指南有助于实现良好的性能，而典型性能图表则为评估和优化系统提供了重要依据。在使用该评估板时，工程师应仔细遵循文档中的操作说明和注意事项，确保系统的稳定运行。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。