LMZ20502 SIMPLE SWITCHER? 評估板：特性、使用與注意事項(xiàng)

一、引言

在電子設(shè)計領(lǐng)域，對于空間受限的應(yīng)用場景，高效且易于使用的 DC - DC 轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。TI 的 LMZ20501/02 納米模塊就是這樣的優(yōu)秀產(chǎn)品。本文將圍繞 LMZ20502 SIMPLE SWITCHER? 評估板展開，詳細(xì)介紹其特性、設(shè)置操作、性能表現(xiàn)以及相關(guān)注意事項(xiàng)。

文件下載：LMZ20501EVM.pdf

二、LMZ20502 模塊特性

2.1 模塊概述

LMZ20501/02 納米模塊是專為空間受限應(yīng)用優(yōu)化的易用 DC - DC 轉(zhuǎn)換器。LMZ20502 能夠提供高達(dá) 2A 的電流，具備出色的功率轉(zhuǎn)換效率、輸出電壓精度、線路和負(fù)載調(diào)節(jié)能力以及負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。而 LMZ20501 是 1.0A 版本，與 LMZ20502 引腳兼容。

2.2 評估板設(shè)計特點(diǎn)

評估板專為快速原型設(shè)計而打造，擁有大焊盤和額外組件。同時，還提供跳線，方便用戶啟用轉(zhuǎn)換器并選擇操作模式，另外還有用于連接網(wǎng)絡(luò)分析儀的跳線，可測量調(diào)節(jié)器環(huán)路響應(yīng)。

三、規(guī)格參數(shù)

3.1 輸入輸出參數(shù)

• 輸入電壓 (V_{IN}) 范圍為 2.7V 至 5.5V。
• 輸出電壓 (V_{OUT}) 為 1.8V。
• 輸出電流：LMZ20501 為 1A，LMZ20502 為 2A。

  3.2 PCB 尺寸

  整體 PCB 尺寸為 2.7cm x 6.4cm。

四、設(shè)置與操作

4.1 基本連接

設(shè)置評估板模塊時，只需為模塊提供輸入電源，連接所需負(fù)載，并選擇啟用和模式跳線位置。輸入電源連接在 VIN 和 GND 引腳之間，負(fù)載連接在 VOUT 和 GND 引腳之間。輸出電壓可在 VOUTS 和 GNDS 引腳之間或模塊上提供的測試點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測。

4.2 跳線配置

• 啟用跳線：圖 2 展示了啟用跳線配置，左側(cè)為“ON”位置，右側(cè)為“OFF”位置。若要遠(yuǎn)程啟用模塊，需移除 EN 跳線，并將控制信號連接到邊緣連接器上的 EN 焊盤。不過，在斷言 EN 引腳之前，VIN 上必須存在有效的輸入電壓，且該引腳的最大電壓為 5.5V 或 VIN（取較小值）。
• 模式跳線：圖 3 展示了 MODE 選擇跳線。當(dāng)跳線處于“PFM”位置時，設(shè)備將根據(jù)負(fù)載自動在 PFM 和 PWM 模式之間切換；當(dāng)跳線處于“PWM”位置時，無論負(fù)載如何，器件都將保持在恒定頻率 PWM 模式。

4.3 輸入電流估算

模塊的預(yù)期輸入電流可以通過公式 (I{IN}=frac{V{OUT } cdot I{OUT }}{V{IN } cdot eta}) 進(jìn)行近似計算。

4.4 輸入電容

在某些情況下，模塊輸入可能需要一個電解電容，特別是在使用長引線/走線將輸入電源連接到設(shè)備時。該電容適中的 ESR 有助于抑制長電源線引起的輸入電源上的任何振鈴，通常約 100μF 的電容就足夠了。

五、邊緣連接器說明

• VIN：模塊的輸入電源，需將電源從這些引腳連接到 GND，輸入電壓范圍為 2.7V 至 5.5V，且電源需能夠提供所需的輸入電流。
• GND：模塊的接地連接。
• VOUT：輸出電壓連接，用戶負(fù)載應(yīng)連接在這些引腳和 GND 之間。
• EN：轉(zhuǎn)換器的遠(yuǎn)程啟用輸入，移除 EN 跳線并連接控制信號到該引腳可遠(yuǎn)程啟用轉(zhuǎn)換器。
• VINS：輸入電壓感測引腳，若要精確測量輸入電壓，應(yīng)將數(shù)字萬用表連接在該引腳和 GNDS 之間。
• GNDS：所有電壓測量的接地感測。
• VOUTS：輸出電壓感測引腳，若要精確測量輸出電壓，應(yīng)將數(shù)字萬用表連接在該引腳和 GNDS 之間。
• RTD：一個 100Ω 的 RTD 從該引腳連接到 GNDS，若需要，可用于測量電路板底部的溫度。

六、典型性能

6.1 性能曲線

圖 6 至圖 11 展示了典型性能曲線的示例，這些曲線適用于圖 1 中的電路和組件，但不保證完全一致。EMI 結(jié)果僅適用于此評估板，且會取決于電路板的物理布局及其連接方式。

6.2 具體性能示例

• 效率：圖 6 展示了 (V_{out }=1.8V) 自動模式下的效率曲線。
• 調(diào)節(jié)：圖 7 展示了自動模式下的調(diào)節(jié)曲線。
• 最大輸出電流與環(huán)境溫度關(guān)系：圖 8 和圖 9 分別展示了 LMZ20502 和 LMZ20501 在 (Vin = 5V)，(theta_{JA}=44^{circ} C / W) 時，最大輸出電流與環(huán)境溫度的關(guān)系。
• 輻射 EMI：圖 10 和圖 11 展示了在不同輸出電壓、輸入電壓和輸出電流條件下的輻射 EMI 曲線。

七、電路板布局

評估板的 PCB 外層為 2 盎司銅，內(nèi)層為 1 盎司銅，圖 12 和圖 13 展示了 EVM PCB 的布局圖。

八、物料清單

圖 14 展示了評估板模塊的物料清單（BOM）。

九、使用條款與注意事項(xiàng)

9.1 使用限制

• 評估板僅適用于產(chǎn)品或軟件開發(fā)人員在研發(fā)環(huán)境中對 TI 半導(dǎo)體產(chǎn)品進(jìn)行可行性評估、實(shí)驗(yàn)或科學(xué)分析，不得直接或間接組裝到任何成品中。
• 評估板不適合消費(fèi)者或家庭使用，用戶不得將其用于商業(yè)目的進(jìn)行銷售、再許可、租賃、出租、出借、轉(zhuǎn)讓或分發(fā)。

9.2 有限保修

TI 保證 TI 評估板在交付給用戶后的 90 天內(nèi)符合其公布的規(guī)格。但對于因非 TI 方的疏忽、濫用或不當(dāng)處理（包括安裝或測試不當(dāng)），以及任何被非 TI 方更改或修改的評估板，TI 不承擔(dān)責(zé)任。若評估板不符合保修規(guī)定，TI 的唯一責(zé)任是選擇修復(fù)、更換評估板或?yàn)橛脩糍~戶貸記相應(yīng)金額。

9.3 監(jiān)管通知

• 美國：對于未獲 FCC 批準(zhǔn)的評估板，在組裝后若要轉(zhuǎn)售或營銷，必須先獲得所有必要的 FCC 設(shè)備授權(quán)。對于標(biāo)注為符合 FCC 第 15 部分的評估板，操作需滿足不造成有害干擾且接受任何干擾的條件。
• 加拿大：對于獲得 Industry Canada 符合 RSS - 210 證書的評估板，操作需滿足不造成干擾且接受任何干擾的條件。對于帶有可拆卸天線的評估板，必須使用經(jīng) Industry Canada 批準(zhǔn)的天線類型和增益。
• 日本：進(jìn)入日本的評估板可能未獲 TI 認(rèn)證符合日本無線電法技術(shù)法規(guī)。用戶在日本使用未認(rèn)證的評估板時，需遵循特定的使用要求，否則將面臨日本無線電法的處罰。

9.4 使用限制和警告

• 評估板不得用于功能安全和/或安全關(guān)鍵評估，包括但不限于生命支持應(yīng)用的評估。
• 用戶在操作評估板前，必須閱讀并遵循 TI 提供的用戶指南和其他相關(guān)文檔，包括所有警告和限制通知。
• 操作評估板時，需在 TI 推薦的規(guī)格和環(huán)境條件范圍內(nèi)進(jìn)行，超出規(guī)定的性能評級和規(guī)格可能導(dǎo)致人身傷害、死亡或財產(chǎn)損失。
• 評估板僅適用于技術(shù)合格的專業(yè)電子專家，用戶需承擔(dān)正確和安全處理及使用評估板的所有責(zé)任和義務(wù)。

9.5 信息準(zhǔn)確性與免責(zé)聲明

TI 盡力確保提供的評估板信息準(zhǔn)確，但不保證評估板描述、可用性或其他信息的準(zhǔn)確性、完整性、可靠性、時效性或無錯誤。評估板及其相關(guān)設(shè)計材料按“現(xiàn)狀”提供，TI 不承擔(dān)其他明示或暗示的保證責(zé)任。

9.6 賠償責(zé)任與限制

用戶需為因不遵守使用條款和條件而導(dǎo)致的任何索賠、損害、損失、費(fèi)用和責(zé)任進(jìn)行辯護(hù)、賠償并使 TI 及其許可方和代表免受損害。TI 對特殊、間接、懲罰性、附帶性、后果性或懲戒性損害不承擔(dān)責(zé)任，且其總責(zé)任不超過用戶為特定評估板支付的總金額。

9.7 退貨政策

除非另有規(guī)定，TI 不提供退款、退貨或換貨服務(wù)。若用戶認(rèn)為訂單收費(fèi)有誤或交付違反適用訂單，應(yīng)聯(lián)系 TI。所有退款將在組件退回后的 30 個工作日內(nèi)全額退還，但不包括郵費(fèi)或包裝成本。

9.8 適用法律

這些條款和條件受德克薩斯州法律管轄，任何爭議的非專屬管轄權(quán)位于德克薩斯州的法院。

電子工程師在使用 LMZ20502 SIMPLE SWITCHER? 評估板時，務(wù)必仔細(xì)閱讀并遵守上述所有條款和注意事項(xiàng)，以確保安全、有效地進(jìn)行設(shè)計和測試工作。大家在實(shí)際使用過程中，有沒有遇到過與上述條款相關(guān)的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。