ADP1851-EVALZ评估板：设计与应用解析

引言

作为电子工程师，在电源设计领域，选择合适的评估板和电源控制器至关重要。ADP1851-EVALZ评估板就是一款值得深入研究的产品，它为ADP1851降压DC - DC控制器的评估提供了便利。接下来，我们就来详细了解这款评估板的特点、设计以及相关测试。

文件下载：ADP1851-EVALZ.pdf

评估板特点

电气参数特性

• 输入输出范围：输入电压范围为9V至15V，输出电压固定为1.8V，最大输出电流可达25A。这样的参数范围能够满足很多电子设备的供电需求。
• 开关频率：开关频率设定为600kHz，有助于实现高效率的电源转换。而且，该频率还可以与施加到SYNC输入的外部时钟信号同步，增加了设计的灵活性。
• 工作模式：支持PWM（脉冲宽度调制）和PSM（脉冲跳跃模式）两种工作模式，可根据负载情况灵活选择，以实现不同负载下的高效运行。

设计优势

• 功能评估：专门为评估ADP1851的功能而设计，能让工程师快速了解该控制器的性能。
• 可配置性：具有灵活且易于重新配置和修改的特点，方便工程师根据实际需求进行调整。

ADP1851控制器介绍

功能集成

ADP1851是一款降压开关控制器，集成了用于N沟道同步功率MOSFET的驱动器。同时，还集成了升压二极管，降低了整体系统成本和元件数量。

保护与控制功能

• 软启动：具备外部可调的软启动功能，可避免电源启动时的电流冲击。
• 过压保护：输出过压保护功能保障了电源输出的稳定性和安全性。
• 电流限制：外部可编程的电流限制功能，能根据实际应用调整最大输出电流。
• 电源良好输出：通过POWER GOOD输出信号，可方便地监测电源的工作状态。
• 可编程振荡器频率：振荡器频率范围从200kHz到1.5MHz，可根据不同应用需求进行调整。

电压精度与封装

• 电压精度：在-40°C至+125°C的结温范围内，参考电压精度为±1%，保证了电源输出的稳定性。
• 封装形式：采用16引脚4mm×4mm的LFCSP封装，体积小巧，适合多种应用场景。

组件设计

ADIsimPower设计工具

ADP1851得到了ADIsimPower™设计工具集的支持。该工具集能根据特定设计目标生成完整的电源设计方案，包括原理图、物料清单，并能在几分钟内计算出性能。用户还可以通过该工具请求未组装的电路板，方便进行定制化设计。

电感选择

选用了Coilcraft SER1408 - 301ME电感，电感值为0.3µH，饱和电流为53A。这种屏蔽电感采用扁平线绕组磁芯，典型DCR（直流电阻）仅为0.5mΩ，能有效降低功率损耗。

电容选择

• 输入电容：靠近高端功率MOSFET处选择了10µF的多层陶瓷电容（MLCC），因其具有低ESR（等效串联电阻）和高输入电流额定值。同时，还选用了Sanyo的150µF的OS - CON™电容（铝固体导电聚合物电容），用于滤除输入电源中的低频噪声。
• 输出电容：输出端采用330µF的POSCAP™聚合物电容和47µF的MLCC并联的方式。聚合物电容具有低ESR和高电流纹波额定值，两者并联能有效降低电压纹波。

MOSFET选择

• 高端MOSFET：选择了Infineon的两个BSC052N03LS，采用PG - TDSON - 8封装。它们具有低输入电容（典型值770pF）和快速的过渡时间（典型导通延迟为2.4ns），能减少充电和开关功率损耗。
• 低端MOSFET：选用了Infineon的两个BSC090NS，在VGS为4.5V时，RDSON最大为3.5mΩ。由于在开关周期中大部分时间导通电流，低RDSON能有效降低传导损耗。

测试结果

效率测试

在TA = 25°C、VN = 12V、VOUT = 1.8V、fOSC = 600kHz的条件下，测试了不同负载下的效率。从测试结果可以看出，在不同负载情况下，PWM和PSM模式的效率表现有所不同，工程师可以根据实际负载情况选择合适的工作模式。

调节特性测试

• 线性调节：在VOUT = 1.8V、fsw = 600kHz、25A负载的条件下，测试了输入电压在9V至15V范围内的线性调节特性。结果显示，输入电压变化时，输出电压的波动在一定范围内，保证了电源的稳定性。
• 负载调节：在Vin = 12V、VOUT = 1.8V、fSW = 600kHz的条件下，测试了不同负载电流下的负载调节特性。负载电流变化时，输出电压的偏差也在可接受范围内。

波形与瞬态响应测试

• 开关波形：测试了轻负载（1.5A）和25A负载下的开关波形，直观地展示了不同负载下的开关特性。
• 瞬态响应：测试了20A到10A负载阶跃时的VOUT瞬态响应，结果表明电源能够快速响应负载变化，保持输出电压的稳定。

评估板操作说明

跳线设置

• JP1（FRQ）：将跳线连接到高位，使开关频率为600kHz。
• JP2（EN）：初始将跳线连接到低位（禁用），待连接电源后，再连接到高位以启用ADP1851。
• JP4（TRK）：移除跳线以实现软启动操作。
• JP5（SYNC）：将跳线连接到高位进行PWM操作，连接到低位进行轻负载下的脉冲跳跃操作。

电源连接

将电源连接到评估板的输入端子VIN +和GND，并施加12V电压。

PCB布局与其他信息

PCB布局特点

评估板的布局并非以最小PCB面积为优化目标，而是便于使用手工烙铁对任何组件进行拆卸和更换，方便用户在不获取新PCB布局的情况下修改现有设计。补偿组件采用0603尺寸，便于手工焊接。

功能扩展

用户可以根据需要移除或更换功率组件，如输出滤波电容、高低端MOSFET、输入电容和电感等，以实现特定的设计目标。若需要跟踪功能，可以移除电容C6，放置电阻分压器（R8/R9），并短接JP4（TRK）。若要研究精确使能功能，可移除JP2上的跳线，并向TP2 EN施加外部电压。若要编程更高的UVLO阈值，可放置所需的电阻分压器（R3/R5）。

总结

ADP1851-EVALZ评估板为ADP1851降压DC - DC控制器的评估提供了一个全面的平台。通过详细了解其特点、组件设计、测试结果和操作说明，工程师可以更好地利用该评估板进行电源设计和优化。在实际应用中，我们可以根据具体需求灵活调整组件和参数，以满足不同设备的供电要求。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。