ADP2107降压型DC - DC转换器评估板：特性、使用与性能分析

在电子设计领域，DC - DC转换器是电源管理的关键组件。今天我们来深入探讨ADP2107降压型DC - DC转换器评估板（EVAL - ADP2107），它为工程师提供了一个便捷的平台来评估ADP2107转换器的性能。

文件下载：ADP2107-1.8-EVALZ.pdf

1. 评估板特性

1.1 高效节能

该评估板效率超过95%，这在电源转换中是非常出色的表现。在如今对能源效率要求日益提高的背景下，如此高的效率可以有效降低功耗，减少热量产生，延长设备的使用寿命。

1.2 宽输入输出范围

输入电压范围为2.7 V至5.5 V，输出电压范围为0.8 V至 (V_{IN}) ，能够适应多种不同的电源和负载需求。最大输出电流可达2.0 A，可满足大多数中小功率设备的供电要求。

1.3 低功耗设计

静态电流仅为20 μA，关机电流更是低至0.1 μA，这对于需要长时间待机的设备来说非常重要，可以大大延长电池续航时间。

1.4 优化设计

评估板针对小型铁氧体磁芯电感和小型陶瓷输入输出电容进行了优化，这有助于减小电路板面积，提高功率密度，使设计更加紧凑。同时，还具备可编程软启动和可编程补偿功能，可优化瞬态性能。

2. 评估板概述

ADP2107评估板采用ADP2107降压型DC - DC转换器，提供了一个完整的降压解决方案。它有两个版本：ADP2107 - 1.8 - EVAL，固定输出电压为1.8 V；ADP2107 - EVAL，可调输出电压初始设置为2.5 V。

ADP2107是一款同步降压型DC - DC转换器，在中重负载电流下采用电流模式脉冲宽度调制（PWM）控制方案以实现高效率，在轻负载时平滑过渡到脉冲频率调制（PFM）方案以节省功率。其集成了功率开关和同步整流器，减少了外部元件数量，提高了效率。

3. 使用评估板

3.1 上电操作

在给评估板上电之前，需要确保所有组件都已安装，并且移除跳线J1。连接电源时，要确保电源关闭，若电源带有电流表，可使用其监测输入电流；若没有，则需串联一个电流表。连接负载时，要确保评估板关闭，避免损坏负载。同时，使用电压表测量输入输出电压时，要确保电压表直接连接到评估板的相应端子。上电时，缓慢增加输入电压，直到超过2.7 V，插入跳线J1，检查输出电压是否达到调节值。

3.2 性能测量

• 输出电压纹波：使用示波器探头跨接在输出电容（C3/C4）两端，设置示波器为交流模式，20 mV/division，2 μs/division时基。PWM模式下输出电压纹波小于20 mV，PFM模式下可达50 mV。
• 开关波形：将示波器探头尖端放在与LX引脚相连的电感末端，探头接地端接GND，设置示波器为直流模式，2 V/division，2 μs/division时基，开关波形应在0 V和近似输入电压之间交替。
• 负载调节：通过增加输出负载并观察输出电压的变化来测试负载调节能力。为了减少电压降，应使用短而低电阻的电线，特别是对于重负载。
• 线路调节：改变输入电压，检查输出电压的变化。
• 效率测量：通过比较输入功率和输出功率来测量效率，公式为 (eta=frac{V{OUT } × I{OUT }}{V{I N} × I{I N}}) 。测量输入输出电压时，应尽可能靠近输入输出电容，以减少IR降的影响。
• 电感电流测量：移除电感的一端，串联一个电流环，使用电流探头测量电流环中的电流。

4. 修改评估板

4.1 改变输出电压

ADP2107 - EVAL的输出调节电压可以通过改变外部组件来调整，而ADP2107 - 1.8 - EVAL的输出调节电压固定为1.8 V，无法更改。ADP2107 - EVAL的输出调节电压由电阻分压器（由电阻R4和R5组成）决定，计算公式为 (V{OUT }=0.8 V timesleft[frac{R{T O P}+R{B O T}}{R{B O T}}right]) 。当改变输出电压时，需要根据ADP2107数据手册中的应用信息重新计算并更改输出电容（C3和C4）、电感（L1）和补偿组件（R1和C6），以确保稳定运行。

4.2 改变负载瞬态响应

可以通过改变输出电容（C3和C4）和补偿组件（R1和C6）来改变评估板的负载瞬态响应。默认情况下，两个评估板的负载瞬态响应设置为1 A负载瞬态时输出电压的5%。例如，要将ADP2107 - 1.8 - EVAL的负载瞬态响应改变为1 A负载瞬态时输出电压的10%，需要根据数据手册选择合适的输出电容，并计算补偿电阻和补偿电容。

5. 典型性能特性

文档中给出了多个典型性能特性图，包括不同版本评估板的效率曲线、轻负载和中重负载下的工作模式波形以及1 A负载瞬态响应曲线等。这些特性图可以帮助工程师直观地了解评估板在不同工作条件下的性能表现。

6. 订购信息

评估板有ADP2107 - 1.8 - EVAL和ADP2107 - EVAL两个型号可供选择。同时，文档还提供了两个型号评估板的物料清单，包括电容、电阻、电感、转换器等组件的详细信息，方便工程师进行采购和设计。

7. ESD注意事项

该评估板是静电放电（ESD）敏感设备，尽管产品具有专利或专有保护电路，但高能量ESD仍可能对设备造成损坏。因此，在操作过程中应采取适当的ESD预防措施，以避免性能下降或功能丧失。

ADP2107降压型DC - DC转换器评估板为工程师提供了一个全面的平台来评估和使用ADP2107转换器。通过了解其特性、使用方法、性能测量和修改方式，工程师可以更好地将其应用到实际设计中。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。