ADP1850DP降压DC - DC控制器评估板使用指南

在电子设计领域，电源管理是至关重要的一环。今天，我们来深入探讨Analog Devices公司的ADP1850DP降压DC - DC控制器评估板，了解它的特点、设计、操作以及测试结果。

文件下载：ADP1850DP-EVALZ.pdf

评估板特点

该评估板具有以下显著特点：

• 输入输出特性：输入范围为10 V至15 V，输出电压为1.09 V，最大输出电流可达50 A。
• 开关频率：开关频率为300 kHz，在效率和功率组件尺寸之间取得了良好的平衡。
• 工作模式：以PWM模式运行，具有紧凑、低成本和高效的设计。

ADP1850器件介绍

ADP1850是一款双通道降压开关控制器，集成了用于外部N沟道同步功率MOSFET的驱动器。

• 双相PWM操作：两个PWM输出相移180°，可降低输入RMS纹波电流，减少所需的输入电容。两个输出可组合用于双相PWM操作，输出电流超过50 A，且两个通道的内部参数针对电流共享进行了优化。
• 集成功能：集成了升压二极管，降低了整体系统成本和组件数量。
• 工作模式选择：可设置为脉冲跳过、轻载高效模式或PWM连续导通模式。
• 保护与控制功能：包括外部可调软启动、输出过压保护、外部可调电流限制、电源良好、跟踪功能以及可编程振荡器频率（范围从200 kHz到1.5 MHz）。
• 输出电压精度：在 - 40°C至 + 85°C温度范围内，输出电压精度为±0.85%；在 - 40°C至 + 125°C结温范围内，为±1.5%。
• 供电与封装：可由2.75 V至20 V电源供电，采用32引脚5 mm × 5 mm LFCSP封装。

组件设计

电感选择

选用了Würth Elektronik的744355147电感，其电感值为0.47 μH，饱和电流额定值为50 A，平均电流额定值为30 A。该电感采用铁合金磁芯，具有低直流电阻（(R_{DC})）和低磁芯损耗的高性能特点。替代方案可以是Coilcraft的SER1408 - 301M（300 nH，饱和电流和平均电流额定值约为40 A）。如果需要更高的效率或更低的直流电阻，可以选择物理尺寸更大但电感值相近的电感。

输入电容

由于输入电流纹波要求较大，选择了四个180 μF/16 V的OS - CON™电容器作为输入大容量电容。此外，在每个高端MOSFET处使用了一个10 μF/25 V的MLCC去耦电容器。

输出电容

输出端共使用了六个560 μF/2.5 V的OS - CON™电容器。这些具有导电聚合物的铝固体电容器具有低等效串联电阻（ESR）和高电流纹波额定值。另外，添加了四个47 μF的MLCC用于滤除高频电压纹波。

MOSFET选择

• 高端MOSFET：对于低输出或低占空比情况，选择具有快速上升和下降时间以及低输入电容的高端MOSFET，以最小化充电和开关功率损耗。每个通道的高端MOSFET选用了Infineon Technologies的两个并联的BSC080N03LS，采用PGTDSON - 8或Super - SO8封装，其输入电容为1.2 nF，过渡时间为3 ns。
• 低端MOSFET：同步整流器（低端MOSFET）选择具有低导通电阻（(R{DSON})）的MOSFET，因为开关速度不是关键因素，且低端MOSFET没有开关功率损耗。选用了两个并联的BSC030N03LS，在(V{GS})为4.5 V时，(R_{DSON})为4.7 mΩ。

测试结果

效率测试

在环境温度(T{A}=25^{circ}C)，输入电压(V{IN}=12V)，输出电压(V{OUT}=1.09V)，开关频率(f{SW}=300kHz)的条件下，测试了不同负载电流下的效率。从测试曲线可以看出，随着负载电流的增加，效率呈现出一定的变化趋势。大家可以思考一下，在实际应用中，如何根据负载情况来优化效率呢？

线性调节率测试

在开关频率(f_{SW}=300kHz)，负载为25A的条件下，测试了不同输入电压下的线性调节率。线性调节率反映了输入电压变化时输出电压的稳定性。那么，在输入电压波动较大的场景中，如何保证输出电压的稳定呢？

负载调节率测试

在输入电压(V{IN}=12V)，开关频率(f{SW}=300kHz)，输出电压(V_{OUT}=1.09V)的条件下，测试了不同负载电流下的负载调节率。负载调节率体现了负载变化时输出电压的稳定性。当负载快速变化时，如何确保输出电压的波动在可接受范围内呢？

输出纹波和阶跃负载测试

测试了50 A负载下的输出纹波以及1A至16A阶跃负载时的输出响应。输出纹波和阶跃负载响应是衡量电源性能的重要指标，在实际设计中，如何降低输出纹波和提高阶跃负载响应速度呢？

评估板操作说明

跳线设置

• J3（EN）：连接到高电平位置，以启用ADP1850的通道1和通道2。
• J4（FREQ）：连接到低电平位置，以实现300 kHz的操作。
• J1（SYNC）：连接到高电平位置，以进行PWM操作。

电源连接

将输入电源的正极端子连接到输入端子T1，输入范围为10 V至15 V。

PCB布局信息

该评估板的布局并非针对最小PCB面积进行优化，而是采用了便于手工焊接的设计。任何组件都可以使用手工烙铁轻松拆卸和更换，用户可以在不获取新PCB布局的情况下修改现有设计。补偿组件的物理尺寸为0603，便于手工焊接。此外，板上还有额外的输入大容量电容、输出滤波电容和MOSFET的占位符，用户可以根据设计目标进行组件的移除、添加或更改。同时，板上设置了许多测试点，方便用户使用示波器评估ADP1850的性能。

订购信息和物料清单

文档提供了详细的订购信息和物料清单，包括各个组件的数量、参考设计编号、描述、制造商和零件编号等。这对于工程师进行采购和设计非常有帮助。

总之，ADP1850DP评估板为工程师提供了一个方便的平台，用于评估ADP1850降压DC - DC控制器的性能。通过合理选择组件和优化设计，工程师可以实现高效、稳定的电源管理解决方案。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。