ISL6442EVAL1Z评估板：高性能双调节器评估利器

在电子设计领域，拥有一款合适的评估板对于快速验证和测试芯片性能至关重要。今天我们就来深入了解一下ISL6442EVAL1Z评估板，它主要用于评估ISL6442双开关稳压器以及一个线性稳压器，为工程师们提供了便捷的测试和验证平台。

文件下载：ISL6442EVAL1Z.pdf

一、输出配置

1. 线性输出

线性输出(V{OUT 3})被设置为(5.0V)，电流为(0.3A)，输入电压(V{IN 3}=6V)。线性输出支持约(1W)的功率，其输出电流能力主要取决于所安装的FET的功耗。计算公式为(P{Vout3} =(V{IN3 }-V{OUT3 }) * I{out3})。同时，PNP双极型晶体管的散热能力也是设计和布局时需要考虑的因素。

2. 开关输出

开关输出的开关频率约为(1.4MHz)，该频率由RT引脚所选的电阻决定。目前支持的开关输出电流范围受所用FET的限制，例如FDS6912A双FET（SO - 8封装）最大可处理(3A)电流。不过，ISL6442的栅极驱动器理论上能够驱动分立的上下FET，以实现高达(25A)的输出电流，只是在这块评估板上未做支持。

二、快速启动评估

1. 连接方式

从评估板的照片（图1）和顶层布局图（图2）可以清晰看到其输入和输出连接方式。两个开关稳压器共享一个输入(V{IN})，线性稳压器则有独立的输入(V{IN3})和接地端。每个输出都有用于(V_{OUT})和接地的接线柱，还有用于低噪声波形测试的示波器探头插座。

2. 轻载快速设置

进行快速简单测试时，只需一个(6V)电源。将(P1 (V{IN}))和(P7 (V{IN3}))相互连接并接到(6V)电源，再将电源接地端连接到(P2)和(P9)，然后给每个输出接上轻负载。开启电源后，三个输出应达到预期的直流值，可使用电压表或示波器进行查看。需要注意的是，(V{OUT1})和(V{OUT2})的上升时间约为几毫秒，而(V{OUT3})的上升速度会快很多。在这个简单示例中，IC和三个输入共享一个电源电压，但实际上线性稳压器的(V{IN3})可以使用不同的电压，因为它有独立的输入接线柱。

三、评估板特性与修改

1. 重载评估

若要评估重载情况，可以在相应输出和接地之间连接负载，负载可以是电阻、电子负载或实际负载。由于接线柱间距较小，强烈建议在连接负载时关闭电源。开关输出至少能够提供(3A)电流，若尝试更高电流，需监测FET的温度，确保条件允许。同时，要保证输入电源能够提供驱动最大测试负载所需的输入电流。

2. 输出电压控制

• 开关频率：开关频率由RT引脚连接到接地的电阻（R4）控制，具体的电阻值与频率的曲线可参考数据手册。
• 输出电压：每个输出电压由从输出到其FB引脚再到接地的电阻分压器决定。计算电阻值的公式可参考ISL6442数据手册。不过，输出电压存在一定限制。开关稳压器的占空比可接近(100%)，但会受到死区时间、最大负载下FET的(r{DSON})、开关频率等因素的限制。最大输出电压受可用的(V{IN})限制，若要提高输出电压，需检查FET和其他输出组件的额定值，确保它们能够承受。最小输出电压略高于(0.6V)的内部参考电压。线性稳压器的最大输出电压受(V_{IN3})和LCDR引脚（由(5V)偏置）的限制，接近板上设置的(5V)，不建议超过该值，最小电压同样略高于(0.6V)内部参考电压。
• 输出禁用：JP1用于通过将SS/EN1短接到接地来禁用(V{OUT1})，JP2对(V{OUT2})具有相同的功能。

四、性能波形

1. 上电序列

图3展示了典型的上电序列，当所有输入连接到单个(V{IN}=V{IN 3}=6V)时，当(V{CC})超过其POR上升触发点（约(4.4V)），IC被启用，线性输出(V{OUT3})几乎立即上升。同时，两个SS/EN引脚开始充电（图中未显示），但输出直到SS/EN引脚电压达到约(1V)才开始上升，此时两个开关输出同时开始软启动上升。通过选择SS/EN电容的比例以匹配输出电压，可使两个输出初始时相互跟踪。上升时间约为几毫秒，由板上的SS/EN电容决定。

2. 软启动波形

图4详细展示了PWM1的软启动波形（PWM2类似）。完整的SS/EN1上升过程可见，输出直到SS/EN超过约(1V)的使能阈值才开始上升。输出从零上升到满量程，而SS/EN1从(1.0V)上升到(1.6V)。最后，EN/SS1继续上升到约(3.2V)，此时上升过程完成（若两个输出上升过程都完成，PGOOD定时器将从此点开始计时）。

3. 开关和纹波波形

图5和图6分别展示了PWM1在无负载和(3A)负载下的开关信号（PHASE1信号，与UGATE1具有相同的时序）和输出电压纹波。开关频率为(1.4MHz)。

4. 过流打嗝模式

图7展示了过流打嗝模式。在时间(T0)，SS/EN2放电到接地（由于放电晶体管的尺寸和定时电容的大小限制，可能无法达到接地）。当SS/EN2低于约(1V)时，输出关闭，负载电流降为零（在时间(T1)发生）。当SS/EN2再次上升到(1V)以上时，(V_{OUT2})将尝试再次开启。如果输出仍然短路，每个时钟周期的输出电流将被限制在一个足够低的平均值，以保证功耗合理。

五、总结

ISL6442EVAL1Z评估板展示了一款简单但高性能的双稳压器，适用于各种应用，尤其在计算机系统中表现出色。ISL6442的高电流MOSFET驱动器提供了高效的电源转换解决方案，减少了外部组件数量，并且占用空间小。文档还提供了详细的原理图、物料清单和板布局等信息，虽然板布局在性能和面积优化方面还有提升空间，但为测试提供了便利。

各位工程师朋友们，你们在使用类似评估板时遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享交流。