Enpirion EP53x2QI DCDC 转换器模块评估板使用指南

一、引言

作为电子工程师，在电源设计中，选择合适的 DCDC 转换器并进行准确评估至关重要。Altera Enpirion 的 EP53x2QI 系列 DCDC 转换器模块评估板为我们提供了一个全面的评估平台。接下来，让我们深入了解这个评估板的特点、使用方法和测试要点。

文件下载：EP5362QI-E.pdf

二、评估板概述

2.1 产品特性

EP53x2QI 是一款集成了磁性元件的完整模块，仅需陶瓷输入和输出电容即可工作。评估板设计用于提供广泛的工程评估能力，具有以下特点：

• 电容配置：EP5352QI 和 EP5362QI 型号采用 0805 封装的 2.2uF 输入电容，EP5382QI 型号采用 4.7uF 输入电容，输出电容为 0805 封装的 10uF。
• 扩展能力：评估板上有焊盘，可添加最多一个额外的输入电容和最多两个额外的输出电容，以便评估不同输入/输出电容组合下的性能。
• 外部分压电阻：可根据需要安装外部分压电阻。
• 信号跳线：提供易于操作的跳线，用于控制使能信号（Enable）和输出电压选择信号（VS0 - VS2）。
• 测试点：设有多个测试点，并配备输入和输出连接的夹线。
• 保护功能：评估板具备输入去耦和反极性保护，可防止常见的设置错误对设备造成损坏。

三、快速启动指南

3.1 步骤 1：设置使能跳线

将“ENA”跳线设置到禁用位置。需要注意的是，信号引脚 ENA、VS0、VS1 和 VS2 必须连接到“高”或“低”电平，否则状态将不确定。

3.2 步骤 2：设置输出电压选择引脚

根据所需的输出电压设置 VSx 跳线。参考输出电压选择部分的真值表（表 1）来确定具体的设置。同时要注意，标准评估板配置未安装外部分压电阻，选择外部分压选项而未安装外部分压电阻会导致不可预测的行为，甚至可能使设备进入 100%占空比，将输入轨电压输送到输出端。

3.3 步骤 3：连接电源

按照图 1 所示，将电源连接到输入电源连接器 VIN(+) 和 GND(-)。要特别注意极性，尽管评估板带有反极性保护二极管，但反转输入极性通常不是一个好主意。

3.4 步骤 4：连接负载

将负载连接到输出连接器 VOUT(+) 和 GND(-)，同样参考图 1。

3.5 步骤 5：上电

给评估板上电，并将 ENA 跳线移到启用位置，此时 EP53x2QI 开始工作。

四、输出电压选择

EP53x2QI 采用 3 引脚输出电压选择方案，通过将 VSx 跳线设置为逻辑“1”或逻辑“0”来编程输出电压。表 1 列出了输出电压选择的真值表，共有七个预设输出电压级别可供选择。

VS0 VS0	VS1 VS1	VS2 VS2	V out V out
0 0	0 0	0 0	3.3 3.3
0 0	0 0	1 1	3.0 3.0
0 0	1 1	0 0	2.8 2.8
0 0	1 1	1 1	2.7 2.7
1 1	0 0	0 0	2.5 2.5
1 1	0 0	1 1	1.8 1.8
1 1	1 1	0 0	1.2 1.2
1 1	1 1	1 1	External External

需要注意的是，所有信号引脚必须连接到逻辑“1”（跳线向左）或逻辑“0”（跳线向右），跳线悬空会导致状态不确定。

五、测试建议

为了保证测量准确性，在测试时应遵循以下预防措施：

• 电压测量：使用评估板上提供的测试点进行输入和输出电压测量，以消除线路和负载电缆上的电压降，避免产生错误读数。
• 电流测量：使用串联电流表或精确的分流电阻测量输入和输出电流，在测量效率时这一点尤为重要。
• 信号测量：使用平衡阻抗探头尖端测量开关信号，以避免噪声耦合到探头接地线上。

六、使用外部电压分压器

评估板提供了一定的灵活性，可通过在板上放置 0402 尺寸的 1%电阻来实现外部电阻分压器，从而选择除 VID 上七个预设电压之外的输出电压。

输出电压由以下公式选择： [V{OUT }=0.603 Vleft(1+frac{R 1}{R 2}right)] 为了保持环路增益，(R{1}) 必须选择为 200KΩ，此时 (R{2}) 可由下式计算： [R{2}=frac{1.2 × 10^{5}}{V_{OUT }-0.603} Omega]

通过将跳线 VS0、VS1 和 VS2 设置为逻辑“高”来选择外部电压分压器选项。

七、动态可调输出

EP53x2QI 设计允许在预定义电压级别之间，或在预定义输出级别和外部分压器之间进行动态切换。在输出电压级别转换时，电压间的转换斜率经过优化，可防止过度的下冲或过冲，转换斜率为 3mV/uS。

我们可以通过将 VSx 跳线中心引脚连接到逻辑驱动器，在不同的 (Vout) 状态之间切换来测试这一特性。大家在实际测试中可以思考一下，如何根据具体的应用场景来调整这个动态切换的频率和幅度呢？

八、输入和输出电容

8.1 输入电容

EP5352QI 和 EP5362QI 的输入电容要求为 2.2uF，EP5382QI 为 4.7uF。Altera 建议使用低 ESR 的 MLCC 电容。评估板上已安装了一个 2.2uF 的 0805 电容，并且有预镀锡焊盘，可用于添加额外的 0805 电容，以测试输入滤波性能。

8.2 输出电容

输出电容要求至少为 10uF，控制环路设计为在总输出电容高达 60uF 时保持稳定。评估板上安装了一个 10uF 的 0805 电容，板上还有预镀锡焊盘，可用于添加最多两个额外的 0805 或 1206 封装的输出电容。如果使用 10uF 电容时瞬态性能不足，可以添加更高的电容值。需要注意的是，电容必须采用 X5R 或 X7R 电介质配方。

在实际设计中，我们要根据具体的应用需求来合理选择输入和输出电容的参数，大家可以思考一下，不同的电容参数会对电源的性能产生哪些具体的影响呢？

九、联系信息

如果在使用过程中遇到问题或需要进一步的技术支持，可以联系 Altera 公司：

• 地址：101 Innovation Drive, San Jose, CA 95134
• 电话：408 - 544 - 7000
• 网站：www.altera.com

总之，Enpirion EP53x2QI 评估板为我们提供了一个强大而灵活的平台，用于评估 DCDC 转换器模块的性能。通过合理使用评估板的各项功能和遵循测试建议，我们可以更好地了解该产品的特性，为实际的电源设计提供有力的支持。希望这篇博文能对大家在电源设计和评估方面有所帮助，大家在使用过程中有任何疑问或经验，欢迎在评论区分享交流。