6123 ChiP™ BCM® 总线转换器评估板使用指南

在电子设计领域，电源模块的评估和测试至关重要。今天我们就来深入了解一下 6123 ChiP™ BCM® 总线转换器评估板，它为我们评估 BCM 系列隔离式 DC - DC 总线转换器提供了一个便捷的平台。

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评估板概述

6123 转换器封装在一个模块（ChiP）总线转换器模块（BCM）评估板中，该评估板适用于模拟控制和数字控制的 BCM 产品。本文主要聚焦于模拟控制版本的 BCM 评估。评估板可以根据应用需求配置各种启用和故障监测方案，还能在不同负载条件下进行测试，既可以单独使用，也能以模块阵列的形式使用。不过要注意，BCM 的快速响应可能会暴露出电源、负载和相关布线的局限性，所以要尽量减小电源和负载的杂散阻抗。

启用与故障监测选项

启用选项

1. 默认方式：施加高于 BCM 欠压锁定的输入电压。
2. 板载机械开关：通过操作板载开关来控制 BCM 的启用和禁用。
3. 外部控制：使用可用的测试点进行外部控制。

故障监测选项

板载 LED：VAUX 引脚驱动一个可见 LED，用于直观反馈 BCM 的状态，如启用或故障情况。

评估板内容与特点

评估板内容

评估板包含以下物品：

• 1 块 BCM 评估板
• 1 个预安装的顶部散热器，适当时还包括 ChiP™ 底部散热器
• 1 套硬件套件，其中有 1 个通孔铝电解输出电容器（C121）、3 个 8 位连接器插座、2 个 2 位连接器插座以及 5 个 10 号螺丝、接线片和垫圈。

评估板特点

• 输入输出接线片：方便连接电源和负载。
• 输入保险丝：具有适当的额定值。
• 输入铝电解电容器：用于额外的电源去耦。
• 基本输出滤波布局：包括用于添加通孔输出铝电解电容器的插座。
• 拨动开关：通过使能（EN）引脚启用和禁用 BCM。
• 示波器探头插孔：用于精确的高频输出电压测量。
• 信号连接器：提供 BCM 信号引脚（TM、EN 和 VAUX）以及温度监测滤波信号的连接。
• 开尔文电压测试点：用于所有电源引脚的精确电压测量。
• 散热器组件：适当时为 BCM 提供顶部和底部散热。

评估板详细描述

通用组件

1. BCM（PS01）：核心的总线转换器模块。
2. 输入接线片：尺寸适合 10 号硬件，用于连接输入电源。注意该板没有反极性保护，在通电前要检查极性。同时，电源的噪声和电压降会在总线转换器输出端按变比（K）放大。
3. 输入保险丝（F101 & F102）：根据安装的 BCM 型号适当额定，主要不是为了保护模块。
4. 输入滤波：采用铝电解输入电容器（C101）。
5. 启用/禁用开关（SW101）：开关位置不同，BCM 的状态也不同。向上为“ON”，EN 引脚开路，BCM 启用；向下为“OFF”，EN 引脚连接到（–IN）引脚，BCM 禁用。“ON”时，外部电压源可控制 EN 引脚状态。
6. 信号连接器（J102）：提供对总线转换器信号引脚（TM、EN 和 VAUX）以及（TM_DC）外部滤波信号的访问。
   • 温度监测（TM）：BCM（TM）引脚输出 250kHz 的 PWM 信号，推荐使用 1kΩ 和 10nF 的低通滤波解决方案。
   • 使能控制（EN）：将 BCM（EN）引脚连接到（–IN）会禁用模块，SW101 可用于关闭电源并禁用模块。EN 引脚内部上拉，该连接器可用于在阵列中连接 EN 引脚以实现同步启动。
   • 辅助电压源（VAUX）：可作为故障标志，故障时内部驱动为低电平，也可作为准备好处理全功率的标志，还可在正常操作时作为最大负载 4mA 的辅助电源。
7. 输出接线片：尺寸适合 10 号硬件，用于直接连接负载。
8. 输出示波器探头插孔（J101）：用于精确测量输出电压（如纹波），与许多常见的无源电压探头型号直接兼容。
9. 输出滤波器：包括 10 个 1206 封装的输出陶瓷电容器（C103 - C120），以及可用于轻松安装铝电解输出电容器的插座（C121）。
10. 隔离屏障：R106、R107、R108 采用 2010 封装，其布局可用于短路隔离屏障或使用电容器提供额外的交流路径。

测试点描述

评估板上的测试节点有明确的标签，包括用于连接微型探头、夹子或钩子的 SMT 测试点。

• 初级参考测试点：如 +V IN 、–V IN 用于测量 BCM 模块的输入电压；EN 用于测量 BCM EN 引脚相对于 –V IN 的电压等。
• 次级参考测试点：+V OUT 、–V OUT 用于测量 BCM 模块的输出电压。

物料清单

文档详细列出了所有 6123 BCM® 评估板的设计特定组件，包括电容器、二极管、保险丝、连接器等，并且针对不同的 BCM 型号有具体的组件差异。

推荐测试设备

为了对评估板进行有效的测试，需要以下设备：

1. 安全眼镜
2. DC 电源：根据具体 BCM 型号的数据表确保电源有足够的功率和电流能力。
3. 电子负载：确保负载有足够的功率处理和电流能力用于测试。
4. 冷却风扇
5. 数字万用表（DMMs）
6. 示波器和探头
7. 互连电线、电缆和紧固硬件

基本连接与操作细节

基本连接

1. 确认实验台设备已断电。
2. 将输入 DC 电源的正极连接到评估板的 +IN 输入接线片，负极连接到 –IN 输入接线片。
3. 将评估板的 CHASSIS_GND 接线片连接到安全接地。
4. 将评估板的 +OUT 接线片连接到电子负载的正输入，–OUT 接线片连接到电子负载的负输入。
5. 验证连接的极性是否正确。
6. 验证 SW101 的期望位置。
7. 使冷却风扇的气流通过 BCM® 散热器鳍片。
8. 准备好最新的 BCM 数据表以供参考。

操作细节

• 使能控制：SW01 可控制 BCM 的启用。“OFF”位置时，开关将 –IN 引脚连接到 EN 网络，禁用 BCM；“ON”位置时，EN 网络浮空，允许使用 EN 测试点进行外部连接。
• 并行连接：J102 并行连接器可用于跨不同电路板连接 EN 网络。要启用并行阵列中的 BCM，所有电路板的 SW01 都应设置为“ON”。
• 散热器连接：BCM 的散热器组件连接到 CHASSIS_GND 接线片，为了安全，需要将 CHASSIS_GND 接线片连接到接地。
• LED 指示：D101 处的可见 LED 及其偏置电阻网络（R102 & R105）连接到 VAUX 引脚，当 VAUX 为高电平时，LED 亮起，表示 BCM 准备好处理全功率。
• 电源启用：必须施加高于欠压锁定的初级输入电压才能启用 BCM 电源。

热考虑因素

评估板为 PCB#42143 配备了预安装的 11mm 双面散热器组件，为 PCB#42030 配备了 27mm 顶部散热器。在负载运行时，需要一个风扇吹过评估板和散热器组件，风扇应放置在距离评估板约四英寸处，面向输出电压侧，推荐使用提供约 1000LFM 的台式风扇。同时，使用提供的橡胶脚将电路板抬高约 0.4 英寸，以实现 PCB 下方的空气流通。此外，42676 散热器（ChiP™）的 PCB 顶层需要与散热器具有相同的电位，以实现热量从 ChiP 底部和引脚传递到散热器，并且在 ChiP 的顶部和底部表面以及散热器与 PCB 接触的扩展表面都需要涂抹 CHOMERICS GEL - 8010。

并行使用

多个 BCM 的并行和负载共享性能可以通过堆叠多个评估板并使用支柱互连输入和输出来轻松演示，形成一个并行阵列。阵列中的每个 BCM 与单独使用时的操作方式相同，在阻抗相等的情况下，负载可以有效地在多个 BCM 之间共享。在并行使用时，需要注意以下几点：

1. 并行阵列中的所有 BCM 必须是相同的型号。
2. 使用金属支柱在 +IN & –IN 接线片、+OUT & –OUT 接线片和 CHASSIS_GND 接线片处堆叠电路板，同时实现这些节点的电气连接。
3. 并行阵列中的 +IN 接线片需要连接在一起。支柱的长度要足够，以避免电路板之间的接触，并允许气流通过系统中的所有 BCM。
4. 如果需要协调使能控制，可以使用并行连接器（J102）轻松互连 EN 引脚。并行连接器插座（J102）可接受 26 - 22AWG（0.12 - 0.3 (mm^{2})）的电线。

你在使用 6123 ChiP™ BCM® 总线转换器评估板的过程中遇到过哪些问题呢？或者对于评估板的设计和使用，你有什么独特的见解吗？欢迎在评论区分享。