ROHM BD9B300MUV同步降壓轉(zhuǎn)換器評估板應(yīng)用解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。ROHM的BD9B300MUV同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器評估板為工程師們提供了一個便捷的平臺，用于評估和應(yīng)用該轉(zhuǎn)換器。下面我們就來詳細了解一下這個評估板的相關(guān)內(nèi)容。

文件下載：BD9B300MUV-EVK-101.pdf

評估板概述

基本功能

該評估板專為評估ROHM的BD9B300MUV同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器而開發(fā)。它能接受2.7 - 5.5V的電源輸入，輸出穩(wěn)定的3.3V電壓，最大輸出電流可達3A。

內(nèi)部特性

IC內(nèi)部集成了35mΩ的高端P溝道MOSFET和35mΩ的低端N溝道MOSFET。同步頻率可通過FREQ引腳設(shè)置，連接到VIN時為1MHz，連接到地時為2MHz。同時，它具備固定軟啟動電路，可防止啟動時的浪涌電流，還有欠壓鎖定（UVLO）和熱關(guān)斷（TSD）保護電路。EN引腳可實現(xiàn)IC的簡單開關(guān)控制，降低待機電流消耗；MODE引腳允許用戶選擇固定頻率PWM模式或啟用Deep - SLLM控制，并且能在這兩種模式之間自動切換。

應(yīng)用場景

此評估板適用于多種場景，如DSP、FPGA、微處理器等的降壓電源，還可用于筆記本電腦、平板電腦、服務(wù)器、液晶電視、存儲設(shè)備、打印機、辦公自動化設(shè)備、娛樂設(shè)備以及分布式電源和二次電源等。

評估板參數(shù)與規(guī)格

工作極限與絕對最大額定值

評估板硬件

評估板外觀與原理圖

評估板的設(shè)計直觀，通過原理圖可以清晰看到各個元件的連接關(guān)系。原理圖中展示了輸入（VIN、Enable、FREQ和MODE）和輸出（VOUT）的連接方式。

跳線設(shè)置

評估板上的跳線設(shè)置對IC的工作模式和頻率有重要影響：

• J1：2 - 1位置啟用U1，2 - 3位置禁用U1；2 - 1位置設(shè)置U1的開關(guān)頻率為1.0MHz。
• J2：2 - 3位置設(shè)置U1的開關(guān)頻率為2.0MHz；2 - 1位置設(shè)置U1的工作模式為固定頻率PWM模式。
• J3：2 - 3位置設(shè)置U1的工作模式在Deep - SLLM控制和固定頻率PWM模式之間自動切換。

評估板操作流程

連接電源

1. 將電源的GND端子連接到評估板上的GND測試點TP3。
2. 將電源的VCC端子連接到評估板上的VIN測試點TP2，注意VCC應(yīng)在2.7V至5.5V范圍內(nèi)。

設(shè)置模式與頻率

1. 通過設(shè)置J3的跳線位置來設(shè)置IC的工作模式。若Pin2連接到Pin1，IC U1的MODE引腳被拉高，工作在固定頻率PWM模式；否則，MODE引腳被拉低，工作在Deep - SLLM控制和固定頻率PWM模式自動切換模式。
2. 通過設(shè)置J2的跳線位置來設(shè)置IC的開關(guān)頻率。若Pin2連接到Pin1，IC U1的Frequency引腳被拉高，開關(guān)頻率為1.0MHz；否則，F(xiàn)requency引腳被拉低，開關(guān)頻率為2.0MHz。

檢查跳線與連接負載

1. 檢查J1的跳線是否處于ON位置（Pin2連接到Pin1，IC U1的EN引腳被拉高）。
2. 將電子負載連接到TP4和TP5，但不要開啟負載。

開啟電源與負載

1. 開啟電源，此時可在測試點TP4測量到輸出電壓VOUT（+3.3V）。
2. 開啟負載，負載電流最大可增加到3A。

參考應(yīng)用數(shù)據(jù)

評估板提供了豐富的參考應(yīng)用數(shù)據(jù)，包括熱插拔測試、靜態(tài)電流、效率、負載響應(yīng)和輸出電壓紋波響應(yīng)等方面的測試結(jié)果。不同的FREQ和MODE設(shè)置下，各項性能表現(xiàn)有所不同。例如，在不同的頻率和模式組合下，熱插拔測試中的電流和電壓變化、電路電流與電源電壓的特性、電力轉(zhuǎn)換率、負載響應(yīng)特性以及輸出電壓紋波響應(yīng)特性都有差異。這些數(shù)據(jù)為工程師在實際應(yīng)用中選擇合適的工作模式和頻率提供了重要參考。

評估板布局指南

電流環(huán)路設(shè)計

在降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器中，有兩個大脈沖電流環(huán)路。第一個環(huán)路是高端FET導通時的電流路徑，從輸入電容CIN開始，經(jīng)過FET、電感L和輸出電容COUT，再通過COUT的GND回到CIN的GND；第二個環(huán)路是低端FET導通時的電流路徑，從低端FET開始，經(jīng)過電感L和輸出電容COUT，再通過COUT的GND回到低端FET的GND。為了降低噪聲、提高效率，應(yīng)將這兩個環(huán)路的布線盡可能粗且短，并將輸入和輸出電容直接連接到GND平面。

PCB布局要點

• 輸入電容應(yīng)盡可能靠近IC的PVIN端子，并與IC在同一平面。
• 若PCB上有未使用的區(qū)域，可為GND節(jié)點提供銅箔平面，以輔助IC和周圍元件的散熱。
• 像SW這樣的開關(guān)節(jié)點容易受到噪聲影響，應(yīng)將線圈圖案布線盡可能粗且短。
• 連接到FB的線路應(yīng)遠離SW節(jié)點。
• 輸出電容應(yīng)遠離輸入電容，以避免輸入諧波噪聲的影響。

功率耗散考慮

在設(shè)計PCB布局和外圍電路時，必須充分考慮功率耗散，確保其在允許的耗散曲線范圍內(nèi)。不同的PCB層數(shù)和散熱銅箔面積會影響熱阻（θJA），從而影響功率耗散能力。

應(yīng)用電路元件計算與選擇

電感選擇

電感的電感值對輸出紋波電流有顯著影響。根據(jù)公式(Delta I{L}=frac{(V{IN}-V{OUT}) × V{OUT}}{L × V{IN} × f})（其中f為開關(guān)頻率，L為電感值，(Delta I{L})為電感電流紋波），電感值和開關(guān)頻率越大，紋波電流越小。作為最低要求，電感的直流電流額定值應(yīng)等于最大負載電流加上電感電流紋波的一半，即(I{LPEAK }=I{OUTMAX }+frac{Delta I_{L}}{2})。

評估板物料清單（BOM）

評估板的物料清單詳細列出了各個元件的型號、數(shù)量和制造商，為工程師進行元件采購和電路搭建提供了明確的指導。

在實際的電子設(shè)計中，ROHM的BD9B300MUV評估板為我們提供了一個可靠的電源管理解決方案。通過合理設(shè)置工作模式和頻率，優(yōu)化PCB布局以及正確選擇元件，我們可以充分發(fā)揮該轉(zhuǎn)換器的性能，滿足不同應(yīng)用場景的需求。大家在使用過程中有沒有遇到過類似評估板的實際問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。