探索ISL6539EVAL1：DDR电源解决方案评估板

在DDR内存系统的电源设计领域，ISL6539EVAL1评估板无疑是一款极具价值的工具。它能帮助电子工程师深入了解ISL6539芯片在DDR电源解决方案中的性能和应用。接下来，我们就一起详细探讨这款评估板。

文件下载：ISL6539EVAL1.pdf

一、ISL6539芯片概述

ISL6539能够为DDRI、DDRII或DDRIII内存系统的电源需求提供完整解决方案。它既可以配置为双开关稳压器，也能作为DDR稳压器使用。本文重点关注其作为DDR稳压器的应用。

作为DDR稳压器，ISL6539为(V{DDQ})和(V{TT})轨提供控制和保护，同时为DDR系统提供(V{REF})。(V{DDQ})和(V{TT})通过同步降压调节提供，(V{REF})则通过低电流缓冲器提供。开关频率固定为300kHz，两个通道可相移90°以减少相互干扰。此外，它还集成了电压前馈斜坡调制、电流模式控制和内部反馈补偿，能对输入电压和输出负载瞬变做出快速响应。保护功能包括欠压和过压保护，以及利用下MOSFET的(r_{DS(ON)})的可编程过流保护。

二、快速启动评估

ISL6539EVAL1评估板开箱即用，包装盒内包含应用笔记、ISL6539数据手册和评估板。该评估板支持使用实验室电源进行测试，两个稳压输出可通过外部负载进行测试。板上有用于连接负载和监测电压的接口，还有一个LED指示灯显示PGOOD信号状态。此外，还有三个示波器探头测试点用于深入分析，以及两个接口用于监测任一通道的使能信号，同时提供了四个跳线用于控制和监测。

推荐测试设备

为了全面测试ISL6539的功能，建议使用以下设备：

1. 两个实验室电源
2. 两个电子负载
3. 带探头的四通道示波器
4. 精密数字万用表

三、电路设置

跳线设置

评估板上有四个跳线：

• JP3：短接时将EN1引脚拉至VCC，用于启用通道1（(V_{DDQ})稳压器）。
• JP4：短接时启用通道2（(V{TT})稳压器），需注意(V{TT})稳压器的输入轨是(V{DDQ})轨。若要禁用(V{DDQ})轨并启用(V{TT})轨，则(V{DDQ})轨必须由外部电源供电，并在C21位置安装一个0.01µF的电容，以使(V_{TT})轨正常软启动。
• JP1：可通过连接电流表到两个跳线引脚来监测ISL6539的偏置电流。若不监测偏置电流，则必须短接该跳线。
• JP5：用于设置两个开关稳压器之间的相角。

连接负载

负载应仅连接到(V{DDQ})和(V{TT})轨：

• 加载(V{DDQ})：将电子负载的正极端子连接到(V{DDQ})接口（J5），返回端子连接到相邻的GND接口（J7）。
• 加载(V{TT}) - 源电流：将电子负载的正极端子连接到(V{TT})接口（J6），返回端子连接到相邻的GND接口（J9）。
• 加载(V{TT}) - 吸收电流：将电子负载的正极端子连接到(V{DDQ})接口（J5），返回端子连接到(V_{TT})接口（J6），需注意负载的返回端子必须浮空。

连接探头

评估板提供了多个监测位置，示波器探头测试点提供低阻抗接地连接，所有GND接口都可作为探头的接地连接。此外，J12（EN1）和J13（EN2）端子还可连接到脉冲发生器，用于控制相应稳压器的开关操作，但要确保使能电压的信号发生器不超过5V，并移除相应的使能跳线。

连接电源

在将电源连接到评估板之前，应先关闭电源或禁用输出。VCC电源连接：将实验室电源的正极端子连接到VCC接口（J4），返回端子连接到相邻的GND接口（J1）。VIN电源连接：将实验室电源的正极端子连接到VIN接口（J2），返回端子连接到相邻的GND接口（J3）。

四、操作步骤

施加电源

施加电源前，要确保跳线JP1和JP5处于所需位置，所有负载和探头都正确连接。施加电源后，可根据需要短接或移除跳线JP3和JP4。必须先开启或启用(V{IN})电源，且最后关闭或禁用该电源，其电压范围为1.2(V{DDQ})至18V。启用(V{IN})电源后，可启用VCC电源，其电压必须为5V。PGOOD状态LED会直观显示(V{DDQ})稳压器的电平。

检查波形

上电复位（POR）后立即启动，可使用示波器或其他实验室设备研究输出的斜坡上升和/或调节情况。可通过电子负载对输出进行加载，也可使用其他方法。

五、评估板设计与性能

评估板设计

评估板采用2盎司、四层印刷电路板，设计用于在室温自然对流冷却条件下，支持(V{DDQ})轨连续负载5A，(V{TT})轨同时连续负载3A，(V_{REF})的负载不应超过10mA。文档末尾提供了评估板的原理图、物料清单和布局图。

评估板性能

1. 上电：当VCC电压超过POR电平，ISL6539开始软启动程序。不同情况下的启动波形可参考文中的图2、图3和图4。
2. 输出纹波：图5和图6分别展示了两个稳压器之间有90°相移和无相移时(V{DDQ})和(V{TT})轨的纹波情况。
3. 瞬态性能：图7、图8和图9分别展示了(V{DDQ})轨瞬态加载、(V{TT})轨源瞬态负载和(V{TT})轨吸收瞬态负载时(V{DDQ})和(V_{TT})轨的情况。
4. 效率：图10展示了单个稳压器的效率，这些效率是在互补稳压器禁用时测量的。

六、评估板定制

设计师可根据不同需求对ISL6539EVAL1评估板进行多种修改，例如：

1. 更改(V{DDQ})和(V{TT})稳压器的输出电感L1和L2。
2. 改变输入电容，评估板出厂时配备两个10µF陶瓷电容C2和C3作为输入电容，C1位置可安装一个10mm直径的通孔铝电解电容。
3. 修改任一稳压器的输出电容，评估板每个稳压器输出配备一个220µF电容，(V{DDQ})稳压器有两个空位C13和C24，(V{TT})稳压器有一个空位C15。
4. 通过OCSET电阻R9编程(V_{DDQ})稳压器的过流跳闸点。
5. 改变C20的值可改变软启动时输出的上升时间。
6. 通过更换MOSFET（U2和U3）提高任一轨的负载能力，可能需要修改ISEN电阻值（R4和R5）和过流电阻值（R9）。
7. 通过改变电阻R10修改(V_{DDQ})稳压器的输出电压。
8. 通过改变电阻R11和R14组成的电阻分压器修改(V{TT})轨和(V{REF})电压跟踪(V_{DDQ})轨的百分比。

ISL6539EVAL1评估板为电子工程师提供了一个全面了解ISL6539在DDR内存系统中功能的平台，同时具有很高的灵活性，可根据不同需求进行定制。大家在使用过程中有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的解决方案呢？欢迎在评论区分享交流。