LMZ20502 SIMPLE SWITCHER® 评估板：特性、使用与注意事项

一、引言

在电子设计领域，对于空间受限的应用场景，高效且易于使用的 DC - DC 转换器至关重要。TI 的 LMZ20501/02 纳米模块就是这样的优秀产品。本文将围绕 LMZ20502 SIMPLE SWITCHER® 评估板展开，详细介绍其特性、设置操作、性能表现以及相关注意事项。

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二、LMZ20502 模块特性

2.1 模块概述

LMZ20501/02 纳米模块是专为空间受限应用优化的易用 DC - DC 转换器。LMZ20502 能够提供高达 2A 的电流，具备出色的功率转换效率、输出电压精度、线路和负载调节能力以及负载瞬态响应。而 LMZ20501 是 1.0A 版本，与 LMZ20502 引脚兼容。

2.2 评估板设计特点

评估板专为快速原型设计而打造，拥有大焊盘和额外组件。同时，还提供跳线，方便用户启用转换器并选择操作模式，另外还有用于连接网络分析仪的跳线，可测量调节器环路响应。

三、规格参数

3.1 输入输出参数

• 输入电压 (V_{IN}) 范围为 2.7V 至 5.5V。
• 输出电压 (V_{OUT}) 为 1.8V。
• 输出电流：LMZ20501 为 1A，LMZ20502 为 2A。

  3.2 PCB 尺寸

  整体 PCB 尺寸为 2.7cm x 6.4cm。

四、设置与操作

4.1 基本连接

设置评估板模块时，只需为模块提供输入电源，连接所需负载，并选择启用和模式跳线位置。输入电源连接在 VIN 和 GND 引脚之间，负载连接在 VOUT 和 GND 引脚之间。输出电压可在 VOUTS 和 GNDS 引脚之间或模块上提供的测试点进行监测。

4.2 跳线配置

• 启用跳线：图 2 展示了启用跳线配置，左侧为“ON”位置，右侧为“OFF”位置。若要远程启用模块，需移除 EN 跳线，并将控制信号连接到边缘连接器上的 EN 焊盘。不过，在断言 EN 引脚之前，VIN 上必须存在有效的输入电压，且该引脚的最大电压为 5.5V 或 VIN（取较小值）。
• 模式跳线：图 3 展示了 MODE 选择跳线。当跳线处于“PFM”位置时，设备将根据负载自动在 PFM 和 PWM 模式之间切换；当跳线处于“PWM”位置时，无论负载如何，器件都将保持在恒定频率 PWM 模式。

4.3 输入电流估算

模块的预期输入电流可以通过公式 (I{IN}=frac{V{OUT } cdot I{OUT }}{V{IN } cdot eta}) 进行近似计算。

4.4 输入电容

在某些情况下，模块输入可能需要一个电解电容，特别是在使用长引线/走线将输入电源连接到设备时。该电容适中的 ESR 有助于抑制长电源线引起的输入电源上的任何振铃，通常约 100µF 的电容就足够了。

五、边缘连接器说明

• VIN：模块的输入电源，需将电源从这些引脚连接到 GND，输入电压范围为 2.7V 至 5.5V，且电源需能够提供所需的输入电流。
• GND：模块的接地连接。
• VOUT：输出电压连接，用户负载应连接在这些引脚和 GND 之间。
• EN：转换器的远程启用输入，移除 EN 跳线并连接控制信号到该引脚可远程启用转换器。
• VINS：输入电压感测引脚，若要精确测量输入电压，应将数字万用表连接在该引脚和 GNDS 之间。
• GNDS：所有电压测量的接地感测。
• VOUTS：输出电压感测引脚，若要精确测量输出电压，应将数字万用表连接在该引脚和 GNDS 之间。
• RTD：一个 100Ω 的 RTD 从该引脚连接到 GNDS，若需要，可用于测量电路板底部的温度。

六、典型性能

6.1 性能曲线

图 6 至图 11 展示了典型性能曲线的示例，这些曲线适用于图 1 中的电路和组件，但不保证完全一致。EMI 结果仅适用于此评估板，且会取决于电路板的物理布局及其连接方式。

6.2 具体性能示例

• 效率：图 6 展示了 (V_{out }=1.8V) 自动模式下的效率曲线。
• 调节：图 7 展示了自动模式下的调节曲线。
• 最大输出电流与环境温度关系：图 8 和图 9 分别展示了 LMZ20502 和 LMZ20501 在 (Vin = 5V)，(theta_{JA}=44^{circ} C / W) 时，最大输出电流与环境温度的关系。
• 辐射 EMI：图 10 和图 11 展示了在不同输出电压、输入电压和输出电流条件下的辐射 EMI 曲线。

七、电路板布局

评估板的 PCB 外层为 2 盎司铜，内层为 1 盎司铜，图 12 和图 13 展示了 EVM PCB 的布局图。

八、物料清单

图 14 展示了评估板模块的物料清单（BOM）。

九、使用条款与注意事项

9.1 使用限制

• 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，不得直接或间接组装到任何成品中。
• 评估板不适合消费者或家庭使用，用户不得将其用于商业目的进行销售、再许可、租赁、出租、出借、转让或分发。

9.2 有限保修

TI 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。但对于因非 TI 方的疏忽、滥用或不当处理（包括安装或测试不当），以及任何被非 TI 方更改或修改的评估板，TI 不承担责任。若评估板不符合保修规定，TI 的唯一责任是选择修复、更换评估板或为用户账户贷记相应金额。

9.3 监管通知

• 美国：对于未获 FCC 批准的评估板，在组装后若要转售或营销，必须先获得所有必要的 FCC 设备授权。对于标注为符合 FCC 第 15 部分的评估板，操作需满足不造成有害干扰且接受任何干扰的条件。
• 加拿大：对于获得 Industry Canada 符合 RSS - 210 证书的评估板，操作需满足不造成干扰且接受任何干扰的条件。对于带有可拆卸天线的评估板，必须使用经 Industry Canada 批准的天线类型和增益。
• 日本：进入日本的评估板可能未获 TI 认证符合日本无线电法技术法规。用户在日本使用未认证的评估板时，需遵循特定的使用要求，否则将面临日本无线电法的处罚。

9.4 使用限制和警告

• 评估板不得用于功能安全和/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，包括所有警告和限制通知。
• 操作评估板时，需在 TI 推荐的规格和环境条件范围内进行，超出规定的性能评级和规格可能导致人身伤害、死亡或财产损失。
• 评估板仅适用于技术合格的专业电子专家，用户需承担正确和安全处理及使用评估板的所有责任和义务。

9.5 信息准确性与免责声明

TI 尽力确保提供的评估板信息准确，但不保证评估板描述、可用性或其他信息的准确性、完整性、可靠性、时效性或无错误。评估板及其相关设计材料按“现状”提供，TI 不承担其他明示或暗示的保证责任。

9.6 赔偿责任与限制

用户需为因不遵守使用条款和条件而导致的任何索赔、损害、损失、费用和责任进行辩护、赔偿并使 TI 及其许可方和代表免受损害。TI 对特殊、间接、惩罚性、附带性、后果性或惩戒性损害不承担责任，且其总责任不超过用户为特定评估板支付的总金额。

9.7 退货政策

除非另有规定，TI 不提供退款、退货或换货服务。若用户认为订单收费有误或交付违反适用订单，应联系 TI。所有退款将在组件退回后的 30 个工作日内全额退还，但不包括邮费或包装成本。

9.8 适用法律

这些条款和条件受德克萨斯州法律管辖，任何争议的非专属管辖权位于德克萨斯州的法院。

电子工程师在使用 LMZ20502 SIMPLE SWITCHER® 评估板时，务必仔细阅读并遵守上述所有条款和注意事项，以确保安全、有效地进行设计和测试工作。大家在实际使用过程中，有没有遇到过与上述条款相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。