探索 Enpirion EN5395QI 9A DCDC 转换器评估板：设计与应用指南

在电源设计领域，高效、集成度高的电源解决方案一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来详细探讨一下 Altera Enpirion 的 EN5395QI 9A DCDC 转换器评估板，看看它在实际应用中能为我们带来哪些便利和优势。

文件下载：EVB-EN5395QI.pdf

一、EN5395QI 评估板概述

1.1 高度集成的特性

EN5395QI 评估板的核心——EN5395QI 芯片具有高度集成的特点，它将电感、功率 MOSFET、控制器、补偿网络以及针对系统故障的保护电路都集成在一起。这种高度集成大大减少了电路板的占用空间和所需的元件数量，相比其他竞争解决方案具有明显优势。不过需要注意的是，评估板的设计并非以最小化尺寸为首要目标，而是为了方便工程师通过编程选项、夹线和测试点等进行评估。

1.2 输出电压选择

该评估板支持通过 3 个引脚的 VID（电压 ID）输入来选择 7 种精确预设的输出电压。这种设计为工程师在不同应用场景下提供了灵活的电压选择。例如，在一些对电压要求较为严格的电路中，工程师可以根据实际需求轻松设置输出电压。

1.3 电容配置

• 输入电容：输入电容采用 2 个 47uF、10V 额定的 X5R MLCC 电容。这种电容具有较低的等效串联电阻（ESR），能够有效减少输入电压的纹波。
• 输出电容：输出滤波部分使用了 5 个 22uF、6.3V 额定的 X5R MLC 电容，以达到约 100uF 的输出电容要求。这 5 个电容的组合不仅提供了足够的电容值，还具有很低的 ESR，从而有效降低了输出纹波。如果对尺寸要求更为严格，也可以用 2 个 47uF 的电容替代。
• 软启动电容：软启动电容是一个 15nF、10V 额定的 X5R MLCC 电容，用于设置软启动间隔。

1.4 跳线设置

评估板提供了跳线，方便对使能信号和输出电压选择信号进行逻辑 1/0 编程。使能信号也可以通过移除跳线并使用外部开关源来控制。

二、快速启动指南

2.1 操作步骤

在给 EN5395QI 评估板通电之前，需要完成以下步骤：

1. 设置 ENA 跳线：将“ENA”跳线设置到禁用位置。
2. 设置 VID 引脚：根据所需的输出电压设置 VID 引脚。需要注意的是，在 EN5395QI 启用时，绝对不能更改 VID 引脚，否则可能会损坏器件。
3. 连接电源：将电源连接到输入电源连接器 VIN(+)和 GND(-)，并将电源设置到所需的电压。同时要注意电源极性，尽管评估板带有反极性保护二极管，但尽量避免输入极性反转。
4. 连接负载：将负载连接到输出连接器 VOUT(+)和 GND(-)。
5. 通电：给评估板通电，并将 ENA 跳线移动到启用位置，此时 EN5395QI 开始工作并输出所需的电压。

2.2 电源上下电行为测试

可以移除 ENA 跳线，连接一个脉冲发生器信号到 ENA 的中间引脚和地，设置脉冲幅度从 0 到 2.5V，脉冲周期为 10ms，占空比为 50%。使用示波器探头连接 ENA、SS 和 VOUT，观察 SS 电容和 VOUT 电压的上升和下降情况。

三、输出电压选择

3.1 真值表

EN5395QI 通过 3 个 VID 引脚（VS[0:2]）来设置输出电压，具体的输出电压选择真值表如下：	VS2*	VS1*	VS0*	输出电压
0	0	0	3.3V
0	0	1	2.5V
0	1	0	1.8V
0	1	1	1.5V
1	0	0	1.25V
1	0	1	1.2V
1	1	0	0.8V
1	1	1	保留

3.2 注意事项

在更改输出电压设置时，必须先禁用器件，否则可能会损坏器件。

四、测试建议

4.1 测量准确性

为了保证测量的准确性，需要注意以下几点：

• 电压测量：使用评估板上提供的测试点进行输入和输出电压的测量，以消除线路和负载电缆上的电压降，避免产生错误的读数。
• 电流测量：使用串联电流表或精确的分流电阻来测量输入和输出电流，特别是在测量效率时。
• 信号测量：使用平衡阻抗探头尖端来测量开关信号，以避免噪声耦合到探头接地线上。输出纹波和负载瞬态偏差最好在 TP8 处测量。

4.2 其他注意事项

• POK 信号监测：评估板上有一个 5.6k 的上拉电阻用于 POK 信号，可以方便地监测电源 OK 状态。
• 软启动时间：评估板上使用了一个 15nF 的软启动电容，实现约 1ms 的软启动时间。
• 并联操作：该评估板不支持多个器件并联以提高负载能力，但有单独的评估板可以演示 2 个 EN5395QI 器件的并联操作方法。
• 过流保护：过流保护电路通常将最大负载电流限制在额定值的约 1.5 倍（即 9A），不过可以通过 ROCP 引脚进行一定程度的调整。
• 降额使用：评估板在超过一定温度时，不能长时间以最大功率耗散（输入功率 - 输出功率）运行。当内部结温超过约 150°C 时，器件会自动关闭。

五、输入和输出电容

5.1 输入电容

EN5395QI 的输入电容要求为 2 个 47uF，建议使用低 ESR 的 MLCC 电容，并且电压额定值要足够高，以满足应用的需求。

5.2 输出电容

输出电容要求为 5 个 22uF 的电容，评估板上已经安装了 5 个 22uF、6.3V 额定的 1210 封装的 MLCC 电容。需要注意的是，电容必须采用 X5R 或 X7R 介质配方，以确保在工作电压和温度范围内具有足够的电容值。

六、联系信息

如果在使用过程中遇到问题或需要进一步的技术支持，可以联系 Altera 公司：

• 地址：101 Innovation Drive, San Jose, CA 95134
• 电话：408 - 544 - 7000
• 网站：http://www.altera.com

总之，Enpirion EN5395QI 评估板为工程师提供了一个方便、高效的电源解决方案评估平台。通过合理的设计和正确的使用方法，工程师可以充分发挥该评估板的优势，为自己的项目找到合适的电源解决方案。大家在实际应用中是否也遇到过类似的电源设计问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。