探索ADP2107降压DC - DC转换器评估板：特性、使用与性能测试

在电子工程师的日常工作中，降压DC - DC转换器是常见且关键的组件。今天就来深入探讨ADP2107降压DC - DC转换器评估板（EVAL - ADP2107），了解它的特性、使用方法以及性能测试等方面的内容。

文件下载：ADP2107-1.8-EVAL.pdf

评估板特性

电气性能

• 高效率：效率大于95%，能有效减少能量损耗，提高电源转换效率。
• 宽输入输出电压范围：输入电压范围为2.7 V至5.5 V，输出电压范围是0.8 V至输入电压 (V_{IN}) ，最大输出电流可达2.0 A，能满足多种不同的应用需求。
• 低功耗：静态电流为20 μA，关断电流仅0.1 μA，有助于降低系统整体功耗。

  其他特性

• 开关频率：开关频率为1.2 MHz，在高频下能实现快速的电压转换。
• 逻辑输入：具备使能/关断逻辑输入，方便控制评估板的工作状态。
• 优化设计：针对小型铁氧体磁芯电感以及小型陶瓷输入输出电容进行了优化，能在较小的PCB面积上实现最大输出功率。
• 可编程功能：支持通过单个电容进行可编程软启动，还能对补偿进行编程以优化瞬态性能。

评估板概述

ADP2107评估板采用ADP2107降压DC - DC转换器，提供了一个完整的降压DC - DC转换解决方案。它能提供±1%精度（全条件下±3%）、负载电流高达2 A的稳压输出电压。评估板有两个版本，ADP2107 - 1.8 - EVAL的输出电压固定为1.8 V，ADP2107 - EVAL的输出电压可调，初始设置为2.5 V。ADP2107是一款同步降压DC - DC转换器，在中到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，并且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。

使用评估板

上电步骤

• 跳线检查：在开启评估板前，确保所有组件都在位，且移除跳线J1。
• 连接电源：连接电源前先关闭电源。若电源带有电流表，用其监测输入电流；若没有，则串联一个电流表。将电源正极连接到评估板的 (V_{IN}) 端子，负极连接到GND端子。
• 连接负载：连接负载前先关闭评估板。若负载带有电流表或不测量电流，可直接将负载连接到评估板，负载正极接 (V_{OUT}) 端子，负极接GND端子；若使用电流表，需将其与负载串联。连接好负载后，在给评估板上电前确保负载设置到合适的电流。
• 连接电压表：使用电压表测量输入和输出电压，要确保电压表连接到评估板的相应端子，避免因引线和连接点的电压降导致测量不准确。
• 开启评估板：连接好电源和负载后，缓慢增加输入电源电压，直到超过最小输入工作电压2.7 V，插入跳线J1，检查输出电压是否上升到规定值（ADP2107 - 1.8 - EVAL为1.8 V，ADP2107 - EVAL为2.5 V）。若负载未启用，启用负载并检查其是否吸取合适的电流，输出电压是否保持稳压。

性能测量

• 输出电压纹波测量：将示波器探头跨接在输出电容（C3/C4）两端，探头接地端接电容负极，探头尖端接电容正极。将示波器设置为交流，20 mV/格，2 μs/格时基。在PWM模式下，输出电压纹波较小（<20 mV）；在PFM模式下，纹波可达50 mV。
• 开关波形测量：将示波器探头尖端放在连接到LX引脚的电感末端，探头接地端接GND。将示波器设置为直流，2 V/格，2 μs/格时基，开关波形应在0 V和近似输入电压之间交替。
• 负载调整率测量：通过增加输出负载并观察输出电压的变化来测试负载调整率。为减少电压降，尤其是重负载时，应使用短的低电阻电线。
• 线性调整率测量：改变输入电压并检查输出电压的变化。
• 效率测量：效率 (η) 通过比较输入功率和输出功率来测量，公式为 (eta=frac{V{OUT } × I{OUT }}{V{I N} × I{I N}}) 。测量输入和输出电压时应尽量靠近输入和输出电容，以减少IR降的影响。
• 电感电流测量：将电感的一端从焊盘上移除，串联一个电流环，然后使用电流探头测量通过电流环的电流。

修改评估板

改变输出电压

ADP2107 - EVAL的输出调节电压可通过改变其外部组件来调整，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）设置，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]) 。要将输出调节电压设置为所需值，先根据 (R{B O T}=frac{V{F B}}{I{S T R I N G}}) 确定底部电阻 (R{BOT}) 的值（ (V{FB}) 为0.8 V， (I{STRING}) 标称值为20 μA），再根据 (R{T O P}=R{B O T}left[frac{V{O U T}-V{F B}}{V{F B}}right]) 计算顶部电阻 (R{TOP}) 的值。当改变ADP2107 - EVAL的输出电压时，需要根据ADP2107数据手册中的应用信息部分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。

改变负载瞬态响应

ADP2107评估板的负载瞬态响应可通过改变输出电容（C3和C4）和补偿组件（R1和C6）来调整。默认情况下，两个ADP2107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，若要将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%，首先根据负载瞬态响应要求选择输出电容，然后考虑直流偏置引起的电容损耗，最后计算补偿电阻和补偿电容。

典型性能特性与订购信息

文档中还给出了评估板的典型性能特性图表，包括不同版本的效率曲线、轻负载和中/重负载下的工作模式以及负载瞬态响应曲线等。同时，提供了两个版本评估板的物料清单（BOM）和订购指南。需要注意的是，该评估板是静电放电（ESD）敏感设备，使用时应采取适当的ESD预防措施，以避免性能下降或功能丧失。

ADP2107降压DC - DC转换器评估板为电子工程师提供了一个方便的测试和开发平台，通过了解其特性、使用方法和性能测试，工程师们可以更好地将其应用到实际项目中。大家在使用过程中有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎一起交流探讨。