XRP7720/7724/7725EVB - DEMO - 1：四通道数字PWM/PFM演示板的技术解析

在电子工程领域，电源管理系统的设计至关重要。今天，我们就来深入探讨一下Exar公司的XRP7720/7724/7725EVB - DEMO - 1四通道数字PWM/PFM演示板，看看它在混合信号可编程电源管理系统中能带来怎样的新方向。

文件下载：XRP7724EVB-DEMO-2P-KIT.pdf

一、产品概述

XRP7720/7724/7725EVB - DEMO - 1是一个完整的四通道电源系统。它能分别提供3.3V、2.5V、1.5V和1V的电压输出，最大负载电流分别为3A、3A、5A和10A。其中，1.5V和1V的电源可以以2.5mV的增量进行调节，2.5V电源以5mV增量调节，3.3V电源以10mV增量调节。每个电源的启动顺序和斜坡速率都可以进行编程，以满足各种时序要求。所有电源操作都可以通过I2C接口进行控制，同时还能对故障、输出电压和电流进行监测。此外，该板还提供了两个GPIO和三个PSIO信号，可进行编程以实现各种功能，未使用的GPIO/PSIO引脚还能作为微控制器的I/O扩展。该板由PowerArchitectTM 5.1支持，可直接插入Exar通信模块（XRP77xxEVB - XCM）。

二、产品特性

2.1 可编程控制器

采用XRP7720/XRP7724/XRP7725可编程控制器，为电源管理提供了高度的灵活性。

2.2 四通道电源系统

四个通道的设计能够满足不同的电源需求，适应多样化的应用场景。

2.3 宽输入电压范围

输入电压范围为5.5V - 18V，并且电源组件针对12V输入轨进行了优化。当输入电压不是12V时，可以使用PowerArchitectTM 5.1来评估系统性能。

2.4 I2C接口

支持I2C接口，可实现编程、监测和控制功能。演示板上已经包含了I2C信号的上拉电阻。

三、引脚分配与描述

3.1 XRP7720 - DEV引脚

这里涵盖了多种功能引脚，比如：

• VCC（41脚）：输入电压引脚，需在引脚附近放置去耦电容，该输入用于欠压锁定（UVLO）故障生成。
• DVDD（16脚）：为数字电路提供1.8V电源，需连接到AVDD，并在引脚附近放置去耦电容。
• VCCD1 - 2、VCCD3 - 4（23、34脚）：栅极驱动电源引脚，两个独立的栅极驱动电源引脚，其中一个必须连接到LDO5引脚以启用两个电源轨。如果有5V开关轨输出，建议将另一个VCCD引脚连接到该输出，以提高效率或驱动更大的外部FET；否则，也可连接到LDO5引脚。每个VCCD引脚建议连接一个大于1uF的旁路电容到PAD，并以最短的蚀刻路径连接到LDO5。

  3.2 XRP7724/XRP7725引脚

  与XRP7720 - DEV引脚有很多相似之处，但也有一些不同，比如新增了LDO3_3（1脚），它是3.3V备用LDO的输出，是一个微功率LDO，在芯片的其余部分处于关机状态时仍可保持工作。还有BFB（42脚），它是来自外部升压电源产生的15V输出的输入，当该引脚电压低于预定义阈值时，会在低端驱动器上产生一个脉冲，将该输出充电回原始电平；如果不使用，应将该引脚连接到GND。

四、使用评估板

4.1 输入电压范围

评估板的输入电压范围为5.5V - 18V，电源组件针对12V输入轨进行了优化。当输入电压不是12V时，需要使用PowerArchitectTM 5.1评估系统性能。

4.2 I2C接口

控制器采用标准的I2C接口，演示板上包含了I2C信号的上拉电阻。

4.3 操作评估板

评估板可以由交流/直流墙式电源适配器（输出电压必须在控制器VCC规格范围内，即5.5V - 18V）连接到桶形连接器供电，也可以由测试台直流电源（电压必须在5.5V - 18V范围内）连接到Vin凤凰连接器供电。

4.4 启动程序

按照以下步骤进行启动：

1. 将演示板插入XCM。
2. 加载并运行PowerArchitectTM 5.1软件。
3. 选择合适的芯片系列和设备（XRP7720、XRP7724或XRP7725），然后在提示时选择“Get Started with the EVB - DEMO - 1”选项，点击“Create”，软件将自动加载默认配置。
4. 给评估板供电，注意输入电压范围。
5. 打开电源。
6. 将USB电缆插入计算机和XCM板。
7. 在PowerArchitectTM 5.1的工具选项卡中选择“Boards”，软件会识别找到XCM板的通信端口，选择相应端口。此时，软件将与XCM进行通信。

   4.5 编程配置

   要将配置编程到XRP7720 - DEV/XRP7724/XRP7725，可以在PowerArchitectTM 5.1的工具选项卡中选择“Program Flash”，点击“Flash”按钮，软件将完成配置加载过程。如果勾选了“Automatically Reset After Flashing”（默认选项），设备将在完成编程后自动复位。

   4.6 调节功能

   要启用通道调节，可以在PowerArchitectTM 5.1的工具选项卡中选择“Dashboard”，打开Group 1和Group 2。配置将通道1、通道2和LDO3.3*分为Group 1，通道3和通道4分为Group 2。此时，通道将处于调节状态，可通过Vout读数和调节指示器进行查看。需要注意的是，LDO3.3在XRP7720EVB - DEMO - 1中不可用。

五、评估板连接与物料清单

5.1 评估板连接

评估板的连接需要注意一些细节，比如要确保在板上安装了短接JP1引脚1和2的跳线，否则通道4将无法调节。

5.2 物料清单

文档中列出了详细的物料清单，包括芯片、MOSFET、电感、电容、电阻、连接器等各种元件的型号、制造商和数量。例如，芯片采用Exar Corp.的XRP7720 - DEV /XRP7724/XRP7725，MOSFET使用FAIRCHILD和Vishay Siliconix的产品，电感使用WURTH ELEKTRONIK的产品，电容大多使用MURATA CORP.的产品等。

六、总结与展望

XRP7720/7724/7725EVB - DEMO - 1演示板为电源管理系统的设计提供了一个强大而灵活的解决方案。其丰富的功能和可配置性使得它适用于各种不同的应用场景。在实际设计中，工程师们可以根据具体需求对其进行编程和配置，以实现最佳的电源管理效果。同时，通过对该演示板的学习和研究，我们也能更好地理解混合信号可编程电源管理系统的设计思路和方法。大家在使用过程中有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。