德州仪器LM3243评估板：助力2G/3G/4G射频功率放大器电源设计

引言

在当今的无线通信领域，2G/3G/4G技术广泛应用，射频功率放大器（PA）作为无线通信设备中的关键组件，其性能和电源管理至关重要。德州仪器（TI）的LM3243评估板为多模式2G/3G/4G RF功率放大器的电源设计提供了一个出色的解决方案。本文将详细介绍LM3243评估板的相关信息，包括其功能、操作条件、引脚描述、连接方式等内容，希望能为电子工程师在相关设计中提供参考。

文件下载：LM3243EVM/NOPB.pdf

一、LM3243评估板概述

LM3243评估板是一款降压式DC - DC转换器的工作演示板，它专为单节锂离子电池为多模式2G/3G/4G RF功率放大器供电而优化。通过VCON模拟输入来设置输出电压，从而控制RF PA的功率水平和效率。如果想了解更多细节和电气特性，可以参考《LM3243 High - Current Step - Down Converter for 2G/3G/4G RF Power Amplifiers (SNVS782)》。在系统设计中考虑使用LM3243时，还需查看数据手册中的“PCB Layout Considerations”部分。

二、操作条件

该设备的正常工作条件如下：

• 输入电压（VIN）范围：2.7V至5.5V。这意味着该评估板可以适配多种常见的电源，为不同的应用场景提供了灵活性。
• 输出电压（VOUT）范围：0.4V至3.6V，并且VOUT与VCON之间存在关系：VOUT = 2.5 × VCON 。
• VCON范围：0.16V至1.44V。通过调整VCON的值，可以方便地控制输出电压，以满足不同RF PA的功率需求。
• 输出电流（IOUT）范围：0mA至2.5A。能够提供较大的输出电流，满足RF PA的功率要求。

三、封装形式

LM3243采用16引脚（0.4 mm间距）无铅DSBGA封装。这种封装形式具有体积小、引脚间距小等特点，适合在空间有限的电路板上使用。

四、引脚描述

引脚编号	引脚名称	描述
A1、B1	PGND	降压调节器的电源地。
C1	SGND	信号模拟和控制地（低电流）。
D1	VDD	模拟电源输入。
A2、B2	SW	整流器。开关节点连接到内部PFET开关和NFET同步开关。需连接一个饱和电流额定值超过LM3243的ILIM,PFET,Steady State Current Limit规格的电感器。
C2	EN	使能输入。将此数字输入设置为高电平以进行正常操作，设置为低电平则关闭。该引脚有一个800 kΩ的内部下拉电阻。
D2	VCON	电压控制模拟输入。VOUT = 2.5 * VCON
A3、B3	PVIN	内部PFET开关的电源电压输入。
C3	BP	旁路模式输入。将引脚设置为高电平以进行强制旁路模式操作，设置为低电平以进行自动模拟电流旁路模式（推荐）。
D3	MODE	PWM/PFM模式选择输入。将引脚设置为高电平允许根据输出电流和输出电压进行PFM或PWM（2.7 MHz PWM开关），设置为低电平强制该部件仅处于PWM模式（2.7 MHz开关）。
A4、B4	ACB	模拟电流旁路。连接到输出滤波电容的输出端。
C4	BGND	模拟电流旁路地（高电流）。
D4	FB	反馈模拟输入。连接到输出滤波电容的输出端。

五、连接方式

• 电源连接：VBATT连接到红色（+）和黑色（gnd）香蕉连接器引脚。
• 负载连接：负载（电阻或PA）连接到黄色（+）和黑色（gnd）香蕉连接器引脚。
• 跳线设置：
  • H1（2G/3G模式）：对于2G，跳线在中间和右侧引脚之间（仅PWM）；对于3G，跳线在中间和左侧引脚之间（自动PFM/PWM）。
  • H2（开关/强制旁路模式）：跳线始终在中间和右侧引脚之间（正常开关模式）以进行DC/DC开关操作。
  • H3（IC使能）：禁用时，跳线在中间和右侧引脚之间（OFF）；启用时，跳线在中间和左侧引脚之间（ON）。
  • H4（VCON）：VCON信号连接到H4。中间引脚是VCON，两侧引脚是GND。

六、开机顺序

1. 当VCON = LOW(<0.5 V)且EN = LOW(<0.5 V)时，开启VBATT。
2. 将EN设置为HIGH(> 1.2V)。
3. 将VCON设置为所需的电压水平。

七、典型应用电路及物料清单

典型应用电路

评估板有其特定的典型应用电路，为工程师提供了一个参考模板，方便在实际设计中进行应用。

物料清单

标号	型号	描述	制造商
C1	POSCAP或等效产品	100 µF	三洋
C2A	GRM185R60J106M	10 µF, 6.3V, 0402	村田
C2B	GRM022R60J102KE19	10nF, 6.3V, 01005	-
L1	DFE201610C - 1R5M	1.5 µH, 2.0 mm x 1.6 mm x 1.0 mm	东光
C5A	CL05A106MQ5NUN	10 µF, 6.3V, 0402	三星
C6A	CL05A475MQ5NRN	4.7 µF, 6.3V, 0402	-
C6C, C6D, C6E	CL03A105MQ3S5N	1.0 µF, 6.3V, 0201	-
C5B	GRM022R60J332K	3300 pF, 6.3V, X5R, 01005	村田
U1	LM3243TME	降压DC/DC转换器	德州仪器

八、评估板布局

评估板采用多层布局，各层有不同的功能：

• 顶层：所有组件都在顶层。
• 中间层1：开关路径和电源接地层。
• 中间层2：数字信号和ACB。
• 底层：反馈路径和电源接地层。

九、使用限制和注意事项

适用范围限制

评估板仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中对TI半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析，不能直接或间接组装到任何成品中，也不适合消费者或家庭使用。

保修和责任

• 德州仪器保证TI评估板在交付给用户后的90天内符合其公布的规格，但对于因用户疏忽、不当使用、安装或测试不当，以及非TI实体对评估板进行的任何更改或修改所导致的缺陷，TI不承担责任。
• 如果评估板不符合保修规定，TI的唯一责任是选择修复、更换评估板或向用户账户贷记相应金额。

  法规通知

  不同国家和地区对评估板的使用有不同的法规要求，如美国的FCC规定、加拿大的Industry Canada规定、日本的相关无线电法规等。用户在使用评估板时，需要遵守这些法规要求。

  安全警告

• 评估板不能用于功能安全和/或安全关键评估，包括但不限于生命支持应用的评估。
• 用户在操作评估板前，必须阅读并遵循TI提供的用户指南和其他相关文档中的警告和限制通知。
• 操作评估板时，应在TI推荐的规格和环境条件范围内进行，避免超出规定的性能评级和规格，以免造成人身伤害、财产损失或评估板及接口电子设备的损坏。

结语

德州仪器的LM3243评估板为2G/3G/4G RF功率放大器的电源设计提供了一个全面且实用的解决方案。电子工程师在使用该评估板时，需要充分了解其操作条件、引脚功能、连接方式以及相关的使用限制和注意事项，以确保设计的可靠性和安全性。在实际应用中，你是否遇到过类似评估板使用过程中的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和看法。