ADP2116评估板：功能、使用与性能分析

在电子设计领域，评估板是工程师们了解和测试新器件的重要工具。今天，我们就来深入探讨一下ADP2116评估板（EVAL - ADP2116），看看它有哪些特点、如何使用以及性能表现如何。

文件下载：ADP2116-BL1-EVZ.pdf

评估板概述

ADP2116评估板是基于ADP2116可配置双3A/单6A同步降压DC - DC调节器设计的完整双路降压DC - DC转换器。它为用户提供了一个全面展示ADP2116功能和可配置性的平台，可用于演示器件特性、模拟用户电路中的功能以及评估其性能。

主要特性

• 输出配置灵活：支持双3A/3A或3A/2A输出，也可组合为单6A输出。
• 输入电压范围广：输入电压VIN为2.75V至5.5V。
• 输出电压可选：提供0.8V、1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V等固定输出电压，也可调节至最低0.6V。
• 开关频率可选：可选择300kHz、600kHz、1.2MHz，也能从200kHz至2MHz同步。
• 其他特性：具有可配置的SYNC输入或CLKOUT输出、两个独立使能输入、两个电源良好输出，以及外部可编程软启动功能。评估板尺寸为3 - 9/16英寸×2 - 5/8英寸。

使用评估板

上电操作

评估板在交付时已完全组装和测试。上电前，需注意以下几点：

• 输入电源：电源电压不得超过ADP2116的最大工作输入电压5.5V。将电源负极连接到评估板的J2（GND）插孔，正极连接到J1（VIN +）插孔。
• 输出负载：连接负载前，确保输出电压不超过负载的最大工作电压范围。对于通道1，将负载负极连接到J4（GND1），正极连接到J3（+ VOUT1）；对于通道2，将负载负极连接到J5（GND2），正极连接到J6（+ VOUT2）。对于单交错输出配置，需焊接Link CB3将通道1和通道2的输出短路，负载连接方式类似。
• 使能和禁用DC - DC转换器：HEADER3 EN1用于控制通道1，HEADER3 EN2用于控制通道2。可通过将中间引脚短接到VIN +或施加2.0V至5.5V直流电压来启用通道，短接到GND或施加低于0.8V的正直流电压来禁用通道。在单交错输出配置中，EN1和EN2信号在Circuit Breaker CB1处连接，可使用其中一个来同时控制两个通道。
• 输入和输出电压测量：使用电压表测量输入电压VIN时，将负极探头连接到T2（GND），正极探头连接到T1（VIN +）。测量通道1输出电压VOUT1时，负极探头连接到T4（GND1），正极探头连接到T3；测量通道2输出电压VOUT2时，负极探头连接到T5（GND2），正极探头连接到T6。对于单交错输出配置，负极探头连接到T7（GND），正极探头连接到T3或T6。
• 外部同步：要将DC - DC转换器同步到外部时钟，需将HEADER3 SCFG中间引脚短接到GND，然后将外部时钟信号施加到Test Point TP1 SYNC/CLKOUT。时钟信号逻辑高电平为2.0V至输入电源电压VIN，逻辑低电平低于0.8V，脉冲宽度大于100ns，频率fSYNC等于目标PWM开关频率fSW的两倍。
• 内部时钟输出：将HEADER3 SCFG中间引脚短接到VIN +，可在Test Point TP1（SYNC/CLKOUT）获得ADP2116内部时钟。内部时钟频率fCLKOUT是转换器开关频率fSW的两倍，且相位偏移90°。
• PGOOD1和PGOOD2信号：当通道1启用且输出电压VOUT1在调节范围内时，Test Point PGOOD1的逻辑信号为高；通道2同理。在单双相交错输出配置中，PGOOD1和PGOOD2信号在Circuit Breaker CB2处连接，可使用其中一个测试点监测转换器输出电压是否在调节范围内。

评估DC - DC转换器性能

• 开关波形观察：使用示波器观察开关波形时，将探头尖端放置在与ADP2116的SWx引脚相连的电感L1（通道2为L2）末端，探头接地连接到GND。
• 输出电压纹波观察：将示波器探头尖端放置在转换器输出端（通道1为T3，通道2为T6），探头接地引线连接到T7（GND），并将示波器输入设置为交流耦合。
• 效率测量：通过比较转换器的测量输入功率和输出功率来计算效率η，公式为η = (VOUT × IOUT) / (VIN × IIN)。
• 线路调节测量：改变输入电压并测量输出电压的变化。
• 负载调节测量：增加输出负载电流并测量输出电压的变化。
• 线路瞬态响应：产生阶跃输入电压（VIN）变化，使用示波器观察输出电压VOUT1（通道2为VOUT2）的行为。
• 负载瞬态响应：在输出端（VOUT1或VOUT2）产生负载电流瞬变，使用示波器观察输出电压响应，并使用电流探头可视化电流瞬变。

评估板修改

改变操作模式设置

可通过更换配置电阻R13和R14的值来改变ADP2116 DC - DC转换器的操作模式，该配置可设置通道2的电流限制，并启用或禁用轻载时的脉冲跳过模式。

改变输出电压

更换电阻R15、R16、R17和R18的值可改变转换器的输出电压设定点。当使用ADP2116的可调输出电压版本时，输出电压VOUT1由电阻分压器R5/R6设置，VOUT2由电阻分压器R11/R12设置。计算所需电阻值时，需先确定底部分压电阻R6（通道2为R12）的值，确保分压电流ISTRING大于20μA，再计算顶部电阻R5（通道2为R11）的值。同时，改变输出电压时，需重新计算并更改电感和输出电容等外部元件的值，以确保稳定运行。

改变开关频率

更换电阻R19的值可改变开关频率fsw。改变开关频率时，同样需要重新计算并更改电感、输出电容和补偿元件的值。

改变软启动时间

评估板上ADP2116的软启动时间编程为1ms。可通过更换电容C7（通道2为C9）的值来改变软启动时间tSS，公式为C7[nF] = 10 × tSS[ms]（通道2同理）。

组合两个通道为单输出

要实现单交错双相输出，需进行以下修改：

• 焊接CB3上的桥接，使+ VOUT1和+ VOUT2输出短路。
• 短接CB1连接EN1和EN2信号。
• 短接CB2连接PGOOD1和PGOOD2信号。
• 短接CB4连接FB1和FB2信号。
• 短接CB5连接COMP1和COMP2信号。
• 设置R15 = R17，R16 = R18，使两个通道输出电压相同。
• 设置R13为0Ω，R14开路，选择并设置操作模式为3A/3A强制PWM配置。

典型性能特性与其他信息

文档中还给出了ADP2116评估板的典型性能特性，包括效率与负载关系、线路调节、负载调节等方面的图表。此外，还有Bode图用于分析系统的频率响应，以及评估板的原理图、PCB布局、物料清单和订购信息等内容。

ADP2116评估板为工程师提供了一个便捷的平台来测试和评估ADP2116调节器的性能。通过灵活的配置和可修改性，它能够满足不同应用场景的需求。在实际使用中，工程师们可以根据具体需求对评估板进行调整，以实现最佳的性能表现。大家在使用评估板的过程中，有没有遇到过一些特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。