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學(xué)技術(shù) | 世平安森美DC-DC PWM電源轉(zhuǎn)換器「NCP3284/A Pro」-- 初章【開(kāi)箱篇】

jf_75555823 ? 2022-11-21 16:30 ? 次閱讀
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我想只要是身為電子相關(guān)工作者,在以簡(jiǎn)化電源構(gòu)架方式來(lái)設(shè)計(jì)時(shí),想必免不了要使用DC-DC負(fù)載點(diǎn)(Point of Load,POL)轉(zhuǎn)換器來(lái)當(dāng)作創(chuàng)作的工具,在過(guò)去,這類符合專業(yè)級(jí)別需求的轉(zhuǎn)換器并沒(méi)有太多的選擇,瞄來(lái)看去也只有Infineon、Linear Technology(LTC)、Renesas、TI可以選擇而已,只是那些的產(chǎn)品雖好,但價(jià)格真得很不親民啊,但為了設(shè)計(jì)創(chuàng)作只好咬牙忍痛給他買下去,像我自己以前也是買LTC(現(xiàn)今ADI)的產(chǎn)品一路設(shè)計(jì)過(guò)來(lái)的,從最早的Linear Regulator到Switching Regulators(Step-Down、Step-Up、Inverting、Buck-Boost),以及最常在用的Buck regulator,可說(shuō)是不離不棄,荷包哭泣…

只不過(guò)以上所說(shuō)的,都是臺(tái)灣早期的情形,現(xiàn)在以DC-DC POL電源方案的領(lǐng)域來(lái)說(shuō),已經(jīng)有非常多樣化的品牌可以選擇了,就拿其中的onsemi(安森美)來(lái)說(shuō),在使用過(guò)后它的產(chǎn)品真的覺(jué)得相當(dāng)?shù)牟诲e(cuò),不僅功能規(guī)格、性能表現(xiàn)上都符合專業(yè)需求,價(jià)格上更是相對(duì)優(yōu)惠了許多。

onsemi這個(gè)品牌對(duì)于非電源相關(guān)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)也許陌生,但其實(shí)在專業(yè)電源管理的領(lǐng)域中,它早已在市場(chǎng)深耕近20年之久,可說(shuō)是全球數(shù)一數(shù)二在消費(fèi)性領(lǐng)域的電源品牌中為之當(dāng)紅,其產(chǎn)品銷往北美、歐洲、日韓、東南亞等全球50多個(gè)國(guó)家和地區(qū),如今,挾帶著美國(guó)研發(fā)的優(yōu)秀技術(shù)和領(lǐng)先設(shè)計(jì)的CPU Vcore電源,在近年也陸續(xù)推出新款高效能新制程芯片,讓業(yè)界也多一個(gè)價(jià)格優(yōu)惠兼具CP值高的選擇。

這次要開(kāi)箱的是onsemi所發(fā)表的新品,「NCP3284/A」高效能DC-DC電源轉(zhuǎn)換器,在開(kāi)箱之前,下面先貼一些關(guān)于這顆的基本規(guī)格數(shù)據(jù)和官方網(wǎng)址。

NCP3284/A規(guī)格:

輸出電流

NCP3284連續(xù)最大30 A /瞬間最大45 A

NCP3284A連續(xù)最大35 A /瞬間最大50 A

輸入電壓范圍:5 V ~ 18 V

輸出電壓范圍:8 V ~ 5.5 V

工作頻率:可選擇500 K / 600 K / 800 K / 1 M Hz

控制模式:電流模式(RPM)

運(yùn)作模式:可選擇FCCM或Auto DCM & CCM于輕載高效率

靜態(tài)電流:42 uA @ Isd

溫度范圍:-40 ~ +125℃

轉(zhuǎn)換效率:90 ~ 96 %

編程軟起動(dòng)/可啟動(dòng)控制/電源良好狀態(tài)指示/內(nèi)置5 V LDO /關(guān)機(jī)時(shí),輸出快速放電

保護(hù)機(jī)制:

可編程輸入過(guò)低電壓保護(hù)(UVLO)

恢復(fù)式過(guò)溫關(guān)機(jī)保護(hù)

輸出過(guò)電流保護(hù)(OCP)

輸出過(guò)電壓保護(hù)(OVP)

輸出過(guò)低電壓保護(hù)(UVP)

注:在OCP / OVP / UVP保護(hù)機(jī)制內(nèi),可選擇Latch-Off或Hiccup模式

包裝尺寸:PQFN37,5x6 mm,0.5 mm Pitch

更多規(guī)格,詳見(jiàn)規(guī)格書(shū)

──開(kāi)箱

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登登!首先是寄來(lái)時(shí)最初收到的盒子,外盒上印制標(biāo)簽的型號(hào)NCP3284GEVB,就是今天本文的主角(EVB)啦!

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打開(kāi)盒子,可以看到整個(gè)空間利用采精簡(jiǎn)樸實(shí)包裝,不會(huì)有過(guò)多的包材空間浪費(fèi)與松散搖晃情形發(fā)生。

很值得贊許,愛(ài)護(hù)地球做環(huán)保的廠商,符合現(xiàn)代ESG永續(xù)經(jīng)營(yíng)的理念~

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將整個(gè)取出來(lái)后,可以看到清爽簡(jiǎn)明的聲明書(shū),和用了靜電袋包覆的EVM Board,接著就一一詳細(xì)的來(lái)介紹啰~!

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首先,左上是聲明書(shū)正面和左下是翻拍的聲明書(shū)背面,右側(cè)則為整套的NCP3284GEVB Evaluation Board。

而聲明書(shū)則是純?cè)臄⑹鲟。敿?xì)陳述內(nèi)容需看內(nèi)頁(yè)宣講會(huì)比較清楚。關(guān)于EVM Board相關(guān)文件及開(kāi)發(fā)工具,廠商倒是沒(méi)像早期還會(huì)附上一光盤(pán)片(落實(shí)愛(ài)地球做環(huán)保~);初次使用時(shí),記得要在有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下,去官網(wǎng)下載最新工具文件的版本才好。下方附上官方所公開(kāi)的文件鏈接:

onsemi NCP3284/A官方站點(diǎn)--相關(guān)數(shù)據(jù)下載處

NCP3284 Data Sheet:

Design & Development Tools:

NCP3284GEVB Bill of Materials(ROHS Compliant):

NCP3284GEVB Gerber Layout Files(Zip Format):

NCP3284GEVB Schematic:

NCP3284GEVB Test Procedure:

聲明書(shū)內(nèi)頁(yè)的詳細(xì)陳述內(nèi)容。

PS:若外語(yǔ)能力有限的設(shè)計(jì)者,確實(shí)這段內(nèi)文會(huì)讓人想忽略,期待廠商在文件內(nèi)容上的傳遞,能更擴(kuò)及版圖到多國(guó)語(yǔ)言啰,畢竟咱們中文是全球第二大語(yǔ)系哩!

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經(jīng)初步說(shuō)明完之后,拿掉包覆在EVM Board的靜電外袋,緊接著取出我們今日的主角“實(shí)體評(píng)價(jià)暨開(kāi)發(fā)驗(yàn)證板”?。〉堑莮~

哇?。『锰貏e..在取出板子時(shí),陣陣撲鼻而來(lái)新品中帶有清新芬芳的香氣;當(dāng)中我們就能輕易發(fā)現(xiàn)到在正面的唯一一顆核心IC主角啦。

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同時(shí),在我們拿開(kāi)保護(hù)袋后,大氣映入眼簾,即刻感受到整體PCB板上的零件擺放配置地利落整齊,以及Layout布局上的排列是非常地漂亮有邏輯,能先來(lái)跟配置在上面的主角NCP3284/A(U17)IC作一下設(shè)計(jì)察看。以這塊評(píng)價(jià)板面積的PCB尺寸大小來(lái)說(shuō),真的不至于太小片而讓”人”嘗盡苦頭,畢竟人眼可不是攝像頭,加上采用了綠色漆底涂層作為基調(diào),整體視覺(jué)上的感受,就不會(huì)讓人實(shí)驗(yàn)不久后雙眼感到疲勞;對(duì)于,實(shí)際操作者在實(shí)驗(yàn)上,可說(shuō)是一大貼心加分、輕松無(wú)負(fù)擔(dān)呢~!

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接著,能觀察到在板邊兩側(cè)上的電源輸入“VDC_IN”(J71/J74)&“+5V_IN”(J73)與負(fù)載輸出“VCCU”(J69/J70),則是采用便利的螺絲端子臺(tái)接法,在實(shí)際安裝操作電源覽在線,將快速便捷了許多。所以,就算要拿來(lái)放進(jìn)可程式恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)(Chamber)進(jìn)行模擬測(cè)試,也不會(huì)讓人惱于在配置,或是拉線焊接上的困擾。

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從側(cè)面看過(guò)去的樣子,+5V多芯線在插拔式接線座孔時(shí),與端子臺(tái)鎖上電源纜線端的Y型或R型接頭時(shí),二種連接器在間隙幅度上都能滿足,也能扎實(shí)將纜線牢固拴緊而不浮接。

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而在另一側(cè)PCB板邊上的開(kāi)關(guān)“VTT_EN”(SW3)及跨接器Jumper(J78),則分別能各自設(shè)定IC Enable的控制方式;所以,也便于實(shí)驗(yàn)中無(wú)需再經(jīng)由烙鐵焊接,直接能以手動(dòng)撥檔的方式來(lái)操控。

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PCB板正面右上方的塔型端子則是用來(lái)取得相關(guān)控制信號(hào)用的連接座,其中這部分的信號(hào)源包含了SVID在內(nèi)的(ALERT#、CLK、DATA),以及PGOOD、VCC、VDRV、GL等,共計(jì)采用了7顆獨(dú)立塔型端子的接頭。除了,共有PGOOD、VCC、VDRV、GL在內(nèi)的信號(hào)外,另外3個(gè)SVID信號(hào)則分屬于同系列但不同料號(hào)(NC3285/A),以因應(yīng)能支持在Intel VR13 and VR13.HC SVID的設(shè)計(jì)需求。

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背面PCB看過(guò)去的樣子,相關(guān)周邊邏輯門的控制芯片、LDO、MOSFET等元件,都安排集中在背面的左側(cè)及下方兩內(nèi)存塊來(lái)做分布。

將依序,從左側(cè)內(nèi)存塊,由上而下為OR Gate(U15)+ NAND Gate(U14)for NCP3284/A(U17)Enable開(kāi)關(guān)控制的功能;以及,下方內(nèi)存塊,由左而右,分別是1.0V_VccIO LDO(U13)for SVID & N-CH MOSFET(Q41)for PGOOD功能指示燈。

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接下來(lái),回到正面PCB板的主題上,讓我們來(lái)瞧瞧核心主角“NCP3284/A”與周邊元件實(shí)際的分布情形啦~

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附帶一提:從規(guī)格書(shū)里能發(fā)現(xiàn)到,由典型的應(yīng)用線路上來(lái)看,就能得知線路構(gòu)架有分成兩種模式來(lái)運(yùn)行;其一(如圖1.)采取了IC內(nèi)部本身LDO輸出電壓供應(yīng)給VCC,其二是(如圖2.)則需為透過(guò)外部電源輸入+5Vin的方式供給VCC運(yùn)作。

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實(shí)際在評(píng)價(jià)板上的線路,廠商事先將預(yù)設(shè)成(如圖1.)的構(gòu)架模型;而(如圖2.)線路上的零件(R283/R281)則為DNP預(yù)留無(wú)上件。

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接著能發(fā)現(xiàn)到在設(shè)計(jì)這套評(píng)價(jià)板時(shí),廠商在最初的規(guī)劃構(gòu)想上,是將Layout布局設(shè)計(jì)成能Co-lay的型式,以達(dá)到能同時(shí)兼容于相同系列的產(chǎn)品(NCP3285/A);不得不說(shuō)這onsemi廠商可真設(shè)想周全,一來(lái)在共享上既不會(huì)造成額外的成本增加,二來(lái)也不會(huì)制造更多對(duì)環(huán)境的危害,徒增不必要的垃圾,可真是ESG典范中的優(yōu)良廠商唷~!

回到主題上,因手上這片是道道地地的(NCP3284/A)評(píng)價(jià)板,所以廠商配上的IC料件,當(dāng)然也就是這顆(NCP3284/A)啰~對(duì)照下,能看到PCB板上的這SVID在內(nèi)(ALERT#、CLK、DATA)3支接腳的零件(R342/R344/R343)都是預(yù)設(shè)成DNP預(yù)留無(wú)上件的狀態(tài)。一旦,日后有需要用到附帶SVID界面的設(shè)計(jì)需求時(shí),只需更換上(NCP3285/A)這顆IC就行了唷。

緊接著;初次接觸到這套評(píng)價(jià)板時(shí),記得先去廠商的官網(wǎng)下載最新版本的設(shè)計(jì)輔助工具喔,不論是在PC或是MAC的系統(tǒng)上,都得先安裝上Microsoft Office Excel的應(yīng)用程序,以便接下來(lái)開(kāi)啟廠商所提供的NCP3284 DESIGN AID設(shè)計(jì)檔唷。

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安裝好Excel應(yīng)用程序后,就可以開(kāi)啟關(guān)于NCP3284 DESIGN AID的設(shè)計(jì)輔助檔,程序界面簡(jiǎn)單利落一目了然,共區(qū)分六大類的表單信息欄來(lái)填入,同時(shí)各字段旁也都有清楚的備注信息,這點(diǎn)不得不夸贊一下,onsemi廠商真是相當(dāng)?shù)馁N心~!

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在第一項(xiàng)「Operation Mode & Parameters」里,可以設(shè)定關(guān)于NCP3284/A:工作頻率、運(yùn)作模式(FCCM或Auto DCM/CCM)、緩啟動(dòng)時(shí)間,及保護(hù)模式(Latch Off或Hiccup)。

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第二項(xiàng)「Input Voltage UVLO & Enable」則是需設(shè)定:輸入電壓、Enable啟動(dòng)是否附帶輸入電壓UVLO(Under Voltage Look Out)的功能設(shè)置效果,也可以將其功能勾選不啟用「No」,便能關(guān)掉令人困擾稍有電源不穩(wěn)時(shí)的過(guò)度保護(hù)反應(yīng)了。

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第三項(xiàng)「Outut Voltage,Soft Start」能夠設(shè)定關(guān)于NCP3284/A:輸出電壓,和顯示Tss & Tpowerup的起動(dòng)時(shí)間。

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第四項(xiàng)「Inductor Current & Output Current」里,則是需要設(shè)定關(guān)于NCP3284/A:電感Peak to Peak漣波電流、輸出電流大小限制,和顯示在正常運(yùn)作及緩起動(dòng)下的最大容許電流。

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第五項(xiàng)「Output Filter」則是需要設(shè)定:電感系數(shù)(L & DCR)、電容系數(shù)Bulk Cap + MLCC Cap(C & ESR & ESL),和總計(jì)的電容數(shù)量。

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到了最后一項(xiàng),在第六項(xiàng)「Compensation & Bode Plot」里,則是需要設(shè)定當(dāng)電源正常運(yùn)作下,IC內(nèi)部所對(duì)應(yīng)輸出電壓與補(bǔ)償?shù)姆答伔秶灰约帮@示在閉回路頻帶上,極點(diǎn)和零點(diǎn)穩(wěn)定度于波德圖相位邊限里的質(zhì)量(Close Loop Bandwidth & Phase Margin)。于此,如果覺(jué)得相位邊限Phase Margin的位置跟實(shí)際所預(yù)期的質(zhì)量角度有落差,則可經(jīng)由「Vout Sense & Compensation Network」這里,去校正一下所期望補(bǔ)償?shù)南辔唤?,依照字段?a href="http://www.socialnewsupdate.com/tongxin/rf/" target="_blank">Rfb1、Rfb2、Rfb3、Cfb)來(lái)做校正補(bǔ)償。有了精準(zhǔn)的穩(wěn)定度補(bǔ)償,就能讓整個(gè)電源系統(tǒng)質(zhì)量更佳的穩(wěn)定可靠,如同使用最佳化的COT電源構(gòu)架般穩(wěn)定自然哩~!

PS:雖然以此Excel試算輔助工具,所帶出的波德圖已經(jīng)弄得很準(zhǔn)確了,但畢竟還是理想化模擬出來(lái)的,實(shí)際上廠商還是建議根據(jù)PCB板等實(shí)體零主件所得出來(lái)的結(jié)果為準(zhǔn)。

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全部規(guī)格條件都帶入試算搞定后,接著就可以開(kāi)始動(dòng)手來(lái)一一更換評(píng)價(jià)板上所相對(duì)應(yīng)的零件啦。

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以上就是關(guān)于這次“NCP3284/A Pro”的開(kāi)箱心得,就推薦給有興趣的人參考看看啦~

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    發(fā)表于 02-24 09:25

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    雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器用戶指南

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    雙向<b class='flag-5'>DC-DC</b><b class='flag-5'>轉(zhuǎn)換器</b>用戶指南

    升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器關(guān)斷時(shí)的工作

    本文的關(guān)鍵要點(diǎn) ? ?二極管整流升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器關(guān)斷時(shí),輸出不會(huì)變?yōu)?V,而是會(huì)輸出VIN-VF的電壓。 ?同步整流升壓型型DC-DC轉(zhuǎn)換器關(guān)斷時(shí),受高邊開(kāi)關(guān)所用FET的寄生二極
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    升壓型<b class='flag-5'>DC-DC</b><b class='flag-5'>轉(zhuǎn)換器</b>關(guān)斷時(shí)的工作

    降壓型與升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出紋波有什么不同

    DC-DC轉(zhuǎn)換器是一種將直流電能從一個(gè)電壓水平轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓水平的設(shè)備,在電力電子、通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。根據(jù)不同的工作原理和轉(zhuǎn)換方式,
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    快速輸入轉(zhuǎn)換速率應(yīng)用中DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《快速輸入轉(zhuǎn)換速率應(yīng)用中DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng).pdf》資料免費(fèi)下載
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    快速輸入<b class='flag-5'>轉(zhuǎn)換</b>速率應(yīng)用中<b class='flag-5'>DC-DC</b><b class='flag-5'>轉(zhuǎn)換器</b>的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

    什么是DC/DC轉(zhuǎn)換器?

    穩(wěn)壓,依據(jù)其轉(zhuǎn)換方式的不同而命名。 DC/DC轉(zhuǎn)換器工作原理 DC/
    發(fā)表于 09-29 15:26