我想只要是身為電子相關工作者,在以簡化電源構架方式來設計時,想必免不了要使用DC-DC負載點(Point of Load,POL)轉換器來當作創作的工具,在過去,這類符合專業級別需求的轉換器并沒有太多的選擇,瞄來看去也只有Infineon、Linear Technology(LTC)、Renesas、TI可以選擇而已,只是那些的產品雖好,但價格真得很不親民啊,但為了設計創作只好咬牙忍痛給他買下去,像我自己以前也是買LTC(現今ADI)的產品一路設計過來的,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,可說是不離不棄,荷包哭泣…
只不過以上所說的,都是臺灣早期的情形,現在以DC-DC POL電源方案的領域來說,已經有非常多樣化的品牌可以選擇了,就拿其中的onsemi(安森美)來說,在使用過后它的產品真的覺得相當的不錯,不僅功能規格、性能表現上都符合專業需求,價格上更是相對優惠了許多。
onsemi這個品牌對于非電源相關設計者來說也許陌生,但其實在專業電源管理的領域中,它早已在市場深耕近20年之久,可說是全球數一數二在消費性領域的電源品牌中為之當紅,其產品銷往北美、歐洲、日韓、東南亞等全球50多個國家和地區,如今,挾帶著美國研發的優秀技術和領先設計的CPU Vcore電源,在近年也陸續推出新款高效能新制程芯片,讓業界也多一個價格優惠兼具CP值高的選擇。
這次要開箱的是onsemi所發表的新品,「NCP3284/A」高效能DC-DC電源轉換器,在開箱之前,下面先貼一些關于這顆的基本規格數據和官方網址。
NCP3284/A規格:
輸出電流:
NCP3284連續最大30 A /瞬間最大45 A
NCP3284A連續最大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)
運作模式:可選擇FCCM或Auto DCM & CCM于輕載高效率
靜態電流:42 uA @ Isd
溫度范圍:-40 ~ +125℃
轉換效率:90 ~ 96 %
可編程軟起動/可啟動控制/電源良好狀態指示/內置5 V LDO /關機時,輸出快速放電
保護機制:
可編程輸入過低電壓保護(UVLO)
恢復式過溫關機保護
輸出過電流保護(OCP)
輸出過電壓保護(OVP)
輸出過低電壓保護(UVP)
注:在OCP / OVP / UVP保護機制內,可選擇Latch-Off或Hiccup模式
包裝尺寸:PQFN37,5x6 mm,0.5 mm Pitch
更多規格,詳見規格書
──開箱
登登!首先是寄來時最初收到的盒子,外盒上印制標簽的型號NCP3284GEVB,就是今天本文的主角(EVB)啦!
打開盒子,可以看到整個空間利用采精簡樸實包裝,不會有過多的包材空間浪費與松散搖晃情形發生。
很值得贊許,愛護地球做環保的廠商,符合現代ESG永續經營的理念~
將整個取出來后,可以看到清爽簡明的聲明書,和用了靜電袋包覆的EVM Board,接著就一一詳細的來介紹啰~!
首先,左上是聲明書正面和左下是翻拍的聲明書背面,右側則為整套的NCP3284GEVB Evaluation Board。
而聲明書則是純原文敘述唷,詳細陳述內容需看內頁宣講會比較清楚。關于EVM Board相關文件及開發工具,廠商倒是沒像早期還會附上一光盤片(落實愛地球做環保~);初次使用時,記得要在有網絡的環境下,去官網下載最新工具文件的版本才好。下方附上官方所公開的文件鏈接:
onsemi NCP3284/A官方站點--相關數據下載處
NCP3284 Data Sheet:
Design & Development Tools:
NCP3284GEVB Bill of Materials(ROHS Compliant):
NCP3284GEVB Gerber Layout Files(Zip Format):
NCP3284GEVB Schematic:
NCP3284GEVB Test Procedure:
聲明書內頁的詳細陳述內容。
PS:若外語能力有限的設計者,確實這段內文會讓人想忽略,期待廠商在文件內容上的傳遞,能更擴及版圖到多國語言啰,畢竟咱們中文是全球第二大語系哩!
經初步說明完之后,拿掉包覆在EVM Board的靜電外袋,緊接著取出我們今日的主角“實體評價暨開發驗證板”!!登登~~
哇!!好特別..在取出板子時,陣陣撲鼻而來新品中帶有清新芬芳的香氣;當中我們就能輕易發現到在正面的唯一一顆核心IC主角啦。
同時,在我們拿開保護袋后,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,能先來跟配置在上面的主角NCP3284/A(U17)IC作一下設計察看。以這塊評價板面積的PCB尺寸大小來說,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,整體視覺上的感受,就不會讓人實驗不久后雙眼感到疲勞;對于,實際操作者在實驗上,可說是一大貼心加分、輕松無負擔呢~!
接著,能觀察到在板邊兩側上的電源輸入“VDC_IN”(J71/J74)&“+5V_IN”(J73)與負載輸出“VCCU”(J69/J70),則是采用便利的螺絲端子臺接法,在實際安裝操作電源覽在線,將快速便捷了許多。所以,就算要拿來放進可程式恒溫恒濕試驗機(Chamber)進行模擬測試,也不會讓人惱于在配置,或是拉線焊接上的困擾。
從側面看過去的樣子,+5V多芯線在插拔式接線座孔時,與端子臺鎖上電源纜線端的Y型或R型接頭時,二種連接器在間隙幅度上都能滿足,也能扎實將纜線牢固拴緊而不浮接。
而在另一側PCB板邊上的開關“VTT_EN”(SW3)及跨接器Jumper(J78),則分別能各自設定IC Enable的控制方式;所以,也便于實驗中無需再經由烙鐵焊接,直接能以手動撥檔的方式來操控。
PCB板正面右上方的塔型端子則是用來取得相關控制信號用的連接座,其中這部分的信號源包含了SVID在內的(ALERT#、CLK、DATA),以及PGOOD、VCC、VDRV、GL等,共計采用了7顆獨立塔型端子的接頭。除了,共有PGOOD、VCC、VDRV、GL在內的信號外,另外3個SVID信號則分屬于同系列但不同料號(NC3285/A),以因應能支持在Intel VR13 and VR13.HC SVID的設計需求。
背面PCB看過去的樣子,相關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及下方兩內存塊來做分布。
將依序,從左側內存塊,由上而下為OR Gate(U15)+ NAND Gate(U14)for NCP3284/A(U17)Enable開關控制的功能;以及,下方內存塊,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。
接下來,回到正面PCB板的主題上,讓我們來瞧瞧核心主角“NCP3284/A”與周邊元件實際的分布情形啦~
附帶一提:從規格書里能發現到,由典型的應用線路上來看,就能得知線路構架有分成兩種模式來運行;其一(如圖1.)采取了IC內部本身LDO輸出電壓供應給VCC,其二是(如圖2.)則需為透過外部電源輸入+5Vin的方式供給VCC運作。
實際在評價板上的線路,廠商事先將預設成(如圖1.)的構架模型;而(如圖2.)線路上的零件(R283/R281)則為DNP預留無上件。
接著能發現到在設計這套評價板時,廠商在最初的規劃構想上,是將Layout布局設計成能Co-lay的型式,以達到能同時兼容于相同系列的產品(NCP3285/A);不得不說這onsemi廠商可真設想周全,一來在共享上既不會造成額外的成本增加,二來也不會制造更多對環境的危害,徒增不必要的垃圾,可真是ESG典范中的優良廠商唷~!
回到主題上,因手上這片是道道地地的(NCP3284/A)評價板,所以廠商配上的IC料件,當然也就是這顆(NCP3284/A)啰~對照下,能看到PCB板上的這SVID在內(ALERT#、CLK、DATA)3支接腳的零件(R342/R344/R343)都是預設成DNP預留無上件的狀態。一旦,日后有需要用到附帶SVID界面的設計需求時,只需更換上(NCP3285/A)這顆IC就行了唷。
緊接著;初次接觸到這套評價板時,記得先去廠商的官網下載最新版本的設計輔助工具喔,不論是在PC或是MAC的系統上,都得先安裝上Microsoft Office Excel的應用程序,以便接下來開啟廠商所提供的NCP3284 DESIGN AID設計檔唷。
安裝好Excel應用程序后,就可以開啟關于NCP3284 DESIGN AID的設計輔助檔,程序界面簡單利落一目了然,共區分六大類的表單信息欄來填入,同時各字段旁也都有清楚的備注信息,這點不得不夸贊一下,onsemi廠商真是相當的貼心~!
在第一項「Operation Mode & Parameters」里,可以設定關于NCP3284/A:工作頻率、運作模式(FCCM或Auto DCM/CCM)、緩啟動時間,及保護模式(Latch Off或Hiccup)。
第二項「Input Voltage UVLO & Enable」則是需設定:輸入電壓、Enable啟動是否附帶輸入電壓UVLO(Under Voltage Look Out)的功能設置效果,也可以將其功能勾選不啟用「No」,便能關掉令人困擾稍有電源不穩時的過度保護反應了。
第三項「Outut Voltage,Soft Start」能夠設定關于NCP3284/A:輸出電壓,和顯示Tss & Tpowerup的起動時間。
第四項「Inductor Current & Output Current」里,則是需要設定關于NCP3284/A:電感Peak to Peak漣波電流、輸出電流大小限制,和顯示在正常運作及緩起動下的最大容許電流。
第五項「Output Filter」則是需要設定:電感系數(L & DCR)、電容系數Bulk Cap + MLCC Cap(C & ESR & ESL),和總計的電容數量。
到了最后一項,在第六項「Compensation & Bode Plot」里,則是需要設定當電源正常運作下,IC內部所對應輸出電壓與補償的反饋范圍;以及顯示在閉回路頻帶上,極點和零點穩定度于波德圖相位邊限里的質量(Close Loop Bandwidth & Phase Margin)。于此,如果覺得相位邊限Phase Margin的位置跟實際所預期的質量角度有落差,則可經由「Vout Sense & Compensation Network」這里,去校正一下所期望補償的相位角,依照字段(Rfb1、Rfb2、Rfb3、Cfb)來做校正補償。有了精準的穩定度補償,就能讓整個電源系統質量更佳的穩定可靠,如同使用最佳化的COT電源構架般穩定自然哩~!
PS:雖然以此Excel試算輔助工具,所帶出的波德圖已經弄得很準確了,但畢竟還是理想化模擬出來的,實際上廠商還是建議根據PCB板等實體零主件所得出來的結果為準。
全部規格條件都帶入試算搞定后,接著就可以開始動手來一一更換評價板上所相對應的零件啦。
以上就是關于這次“NCP3284/A Pro”的開箱心得,就推薦給有興趣的人參考看看啦~
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