Enpirion EN63A0QI 12A DC/DC 转换器评估板使用指南

一、引言

欢迎选择 Altera® Enpirion 电源产品！本用户指南需与最新的设备数据手册配合使用。EN63A0QI 是一款集成了电感器、功率 MOSFET、控制器、大部分补偿网络以及系统故障保护电路的产品。这种高度集成的设计相较于其他竞争解决方案，显著减少了电路板占用面积和元件数量。评估板通过编程选项、夹线、测试点等设计，优化了使用的便捷性。

文件下载：EVB-EN63A0QI.pdf

二、产品特性

输出电压可编程

EN63A0QI 可通过电阻分压器实现客户可编程输出电压。电阻分压器允许用户将输出电压设置在 0.6V 至 ((V{IN }-V{DROPOUT })) 范围内，其中压降电压约为 ~0.05*ILOAD。评估板出厂时配备了一个 (R{A}) 和三个可选的 (R{B}) 电阻，可通过跳线设置选择 (R_{B}) 电阻，以实现多种输出电压。

补偿网络

EN63A0QI 内部集成了大部分补偿网络，但反馈部分需要一个外部相位超前（零）电容和电阻。图 1 展示了该网络，通过合适的元件值可以针对给定的输入电压和环路带宽选择实现最佳补偿，图中的方程提供了计算元件值的详细方法。

同步功能

评估板为 S_IN 提供了一个 SMC 连接器（未安装）的占位。可以将时钟源应用于 S_IN，使设备的开关频率与外部源同步。S_OUT 将输出与开关频率同步的时钟信号，一个 EN63A0QI 的 S_OUT 可以连接到另一个 EN63A0QI 设备的 S_IN。

逻辑编程跳线

评估板提供了用于以下信号逻辑编程的跳线：

• ENABLE (ENA)：可通过跳线控制，也可移除跳线，将使能信号施加到连接器中间引脚和地来使用外部开关源进行控制。
• Master/Slave 三元输入 (M/S)
• Enable Pre - Bias Input (SEL)

此外，还提供了用于获得各种输出电压的跳线。评估板还配备了输入去耦和反极性保护，以防止常见的设置失误对设备造成损害。

三、快速启动指南

步骤 1：设置 ENA 跳线

将 “ENA” 跳线设置到禁用位置。

步骤 2：设置输出电压

在连接器 J5 的所需位置放置跳线来设置输出电压。为使评估板正常工作，J5 最左侧位置必须始终有跳线。如果其他跳线位置保持开放，则 (R{B}) 将为开路，(V{OUT }) 标称值为 0.6V。其他位置可选择三个可能的 (R{B}) 电阻。表 1 显示了 (R{A}) 和所有可能的 (R{B}) 值，以及每个 (R{A}) 和单个 (R{B}) 组合的 (Vout) 结果。也可以使用三个 (R{B}) 电阻的并联组合来获得其他输出电压。请注意，该评估板的 (R{A})、(C{A}) 和 (R{B}) 值已针对约 6V 的输入电压进行了优化，对于较低的 (V{IN }) 值，虽然器件仍能稳定工作，但为获得最佳瞬态响应，需要重新计算并安装新的 (R{A})、(C{A}) 和 (R_{B}) 值。

步骤 3：M/S 跳线设置

如果不需要并行操作，将 M/S 跳线保持未安装（浮空）状态。

步骤 4：SEL 跳线设置

SEL 跳线控制 EN_PB 引脚。如果保持浮空，该引脚内部上拉为高电平，设备将支持预偏置负载下的单调启动。若要将该引脚拉低，可像设置 ENABLE 引脚一样，将跳线置于中间和右侧引脚之间。

步骤 5：连接电源

将电源连接到输入电源连接器 VIN (J7) 和 GND (J11)，并将电源设置到所需电压（≤6.6V）。注意电源极性，尽管评估板配备了反极性保护二极管，但在某些情况下可能无法完全保护设备。

步骤 6：连接负载

将负载连接到输出连接器 VOUT (J6) 和 GND (J10)。

步骤 7：上电

给评估板上电，并将 ENA 跳线移至启用位置。此时 EN63A0QI 已上电并产生所需输出，可进行效率、纹波、线路/负载调节、负载瞬态、电源正常、过流限制和温度相关的测量。

步骤 7A：上电/下电行为测试

移除 ENA 跳线，将脉冲发生器（输出禁用）信号连接到 ENA 中间引脚和地。设置脉冲幅度为 0 至 2.5 伏，脉冲周期为 10 毫秒，占空比为 50%，快速过渡时间（<1 微秒）。将示波器探头连接到 ENA、POK 和 (V_{OUT })，并确保接地良好。启用脉冲发生器输出，观察 ENA 升高和降低时 (Vout) 电压的变化。

步骤 8：锁相测试

通过移动 ENA 跳线禁用设备，然后关闭设备电源。将脉冲发生器（正确端接且输出禁用）信号连接到 S_IN 和 GND，最好使用 SMC 连接器。设置脉冲幅度为 0 至 2.5 伏，脉冲频率为转换器的自由运行频率。将示波器探头连接到 S_IN 和 S_OUT，给设备上电并启用设备。注意 S_OUT，它是自由运行的开关频率。现在启用脉冲发生器输出，S_OUT 应与 S_IN 锁定，并具有固定延迟。在数据手册规定的外部同步时钟频率锁定范围内扫描时钟频率，并记录两端的锁定范围。

四、测试建议

为保证测量准确性，应注意以下几点：

1. 使用评估板上提供的表面贴装测试点进行所有输入和输出电压测量，以消除线路和负载电缆上的电压降，避免产生错误读数。
2. 使用串联电流表或精确的分流电阻测量输入和输出电流，这在测量效率时尤为重要。
3. 使用低环路电感探头尖端测量 (V_{OUT }) 和开关信号，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可在 TP19 方便地测量，如需更精确的纹波测量，请参考 Enpirion 应用笔记。
4. 评估板为 POK 信号提供了上拉电阻，可随时监测电源正常状态。
5. 评估板上安装了软启动电容，以提供合理的软启动时间，可根据需要进行更改。
6. 过流保护电路通常将最大负载电流限制在约 14.5A。

五、输入和输出电容

评估板上使用的输入电容和输出电容的值可参考 BOM 部分，这些电容是为了实现更好的性能和更小的占用面积而组合选择的。请注意，电容必须采用 X5R 或 X7R 电介质配方，以确保在工作电压和温度范围内具有足够的电容值。

六、物料清单

Designator	Qty	Description
C1	1	CAP, 10uF 0805 X7R 10% 10V CERAMIC
C2	1	CAP, 15000pF 10% 50V SMD 0805 X7R CERAMIC
C3, C10 - C13	5	CAP, CER 47UF 10V X5R 1206
C5	1	CAPACITOR CER .10UF 25V X5R 0402
C7 C14	1 1	CAP, 15pF 50V CERM CHIP 0805 SMD CAP, SMT ELECTROLYTIC, 150uF, 20%, 10V
C4, C6, C8, C9, C15, C16, J4, R2, R9, R11,		NOT USED
R13, R14, TP30 - TP32	15
D1, D2	2	S2A DIODE
FB1	1	MULTILAYER SMD FERRITE BEAD 4000MA 0805 L=TYPICAL (NOT GUARANTED)
J1, J3	2	CONN, VERTICAL, 3 POSITION, SMT
J5	1	CONNECTOR HEADER 8 POS .100" STR TIN
J6, J7, J10, J11	4	BANANA JACK
R1	1	RES 100K OHM 1/16W 1% 0402 SMD
R3, R7	2	RES 301K OHM 1/8W 0.1% 0805 SMD
R4	1	RES 12.1K OHM 1/8W 1% 0805 SMD
R5	1	RES 64.9K OHM 1/8W 0.1% 0805 SMD
R6	1	RES 430K OHM 1/8W 0.1% 0805 SMD
R8	1	RES 150K OHM 1/8W 0.1% 0805 SMD
R10	1	RES 4.42K OHM 1/8W 1% 0805 SMD
TP1 - TP5, TP13 - TP16, TP21, TP22	11	TEST POINT SURFACE MOUNT
U1	1	EN63A0QI QFN 12A
U2	1	TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR, 6.5V, BIDIRECTIONAL, SMT

你在使用 Enpirion EN63A0QI 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。

七、联系方式

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