ASP4644 是國科安芯推出的一款高性能四通道降壓型 DC-DC 穩(wěn)壓器，單通道最大輸出電流可達 4A，支持多通道并聯(lián)，最高總輸出電流可達 16A。該器件集成了 DC-DC 控制器、電源開關(guān)、電感器和補償電路，采用緊湊的 BGA 封裝，便于系統(tǒng)集成。

在輸入電壓方面，四個通道可獨立連接電源軌，輸入電壓范圍為 4V 至 15V，亦支持共用同一輸入電源。輸出電壓靈活可調(diào)，范圍覆蓋 0.6V 至 5V，每個通道可驅(qū)動最高 5A 負載，滿足多樣化的應用需求。

ASP4644 配備了完善的保護機制，包括過流保護、過溫保護和短路保護，有效保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。此外，該器件支持輸出電壓跟蹤功能，適合對多路電源軌進行同步控制的場景。

1. 四通道設(shè)計，支持并聯(lián)輸出 ：單通道最高 4A 輸出，四通道并聯(lián)最大可達 16A，滿足高功率需求。
2. 寬輸入電壓范圍 ：支持 4V 至 15V 輸入，靈活適配多種電源環(huán)境。
3. 高集成度封裝 ：集成控制器、電源開關(guān)、電感及補償電路，采用 BGA 封裝，節(jié)省 PCB 空間，提升系統(tǒng)可靠性。
4. 多重保護功能 ：內(nèi)置過流、過溫和短路保護機制，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運行。
5. 輸出電壓可調(diào)且支持跟蹤功能 ：輸出電壓范圍 0.6V 至 5V，支持多路電壓軌同步，適合復雜電源管理方案。

紋波測試

在直流電源系統(tǒng)中，電壓的不穩(wěn)定波動會引起一種被稱為“紋波”的現(xiàn)象。紋波是指疊加在理想直流電壓上的交流分量，若 DCDC 轉(zhuǎn)換器的輸出紋波幅度過大，可能會干擾下游芯片的正常工作，導致性能下降甚至運行異常。

紋波測試以電源評估板為被測設(shè)備，其供電電壓分別為12V。在不同負載條件下，測試 DCDC 轉(zhuǎn)換器輸出端的紋波情況，并保持其工作于CCM（連續(xù)導通模式）模式。

測試方法 ：

1. 使用示波器分別連接到 DCDC 輸出端的 VOUT 與 GND 引腳進行測量。
2. 測量波形中上下峰值之間的電壓差，即為輸出電壓紋波幅值。
3. 為避免高頻噪聲對測量精度的干擾，應開啟示波器的 帶寬限制功能 （通常設(shè)置為 20 MHz）。
4. 采用交流耦合模式，探頭接地端使用接地環(huán)方式，使接地回路盡可能短以減少干擾。
5. 推薦使用 1 倍探頭或同軸電纜直接連接到輸出電容兩端進行測量，以獲得更真實的波形數(shù)據(jù)。
6. 在示波器上開啟 平均模式 或 高分辨率模式 ，有助于進一步濾除隨機的高頻噪聲，提高紋波測量的穩(wěn)定性與準確性。

通過上述方法，可以在較真實的運行環(huán)境下，準確評估 DCDC 轉(zhuǎn)換器的輸出紋波水平，從而判斷其是否滿足系統(tǒng)設(shè)計的電源質(zhì)量要求。

效率、負載調(diào)整率和線性調(diào)整率

DC-DC 轉(zhuǎn)換器的性能評估通常包括效率、負載調(diào)整率和線性調(diào)整率三個核心指標。

測試方法 ：

效率是指輸出功率與輸入功率的比值，反映了能量轉(zhuǎn)換的利用率。效率越高，能量損耗越小，整機的發(fā)熱和功耗也會相應降低。

負載調(diào)整率表示在負載電流發(fā)生變化時，開關(guān)電源維持輸出電壓穩(wěn)定的能力。負載調(diào)整率越小，說明輸出電壓在輕載到滿載的變化過程中波動越小，電源的穩(wěn)定性越好。其計算方式為：無負載電壓減去滿負載電壓，再除以滿負載電壓并乘以百分比。

線性調(diào)整率表示在輸入電壓處于額定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓隨之變化的程度。線性調(diào)整率越小，說明輸入電壓波動對輸出的影響越小，供電的穩(wěn)定性越高。一般開關(guān)電源的線性調(diào)整率在 1% 至 5% 之間。其計算方式為：輸入電壓變化過程中輸出電壓的最大值減去最小值，再除以標稱輸出電壓并乘以百分比。

測試環(huán)境設(shè)置為：電源評估板供電電壓為 5V 或 12V，在連續(xù)導通模式（CCM）下進行測量。效率和負載調(diào)整率的測試在不同負載條件下進行，記錄輸入和輸出的功率，并計算對應的指標。線性調(diào)整率測試則在固定輸出電流 4A 的條件下，通過調(diào)節(jié)輸入電壓，記錄輸出電壓變化并計算指標。

1. 負載調(diào)整率測試 ：在不同負載電流下測量輸出電壓，根據(jù)公式計算負載調(diào)整率。
2. 線性調(diào)整率測試 ：在輸入電壓變化過程中，記錄輸出電壓的最大值和最小值，根據(jù)公式計算線性調(diào)整率。
3. 效率測試 ：使用萬用表分別測量輸入和輸出的電壓，電流值直接從儀器讀取。調(diào)節(jié)負載電流，記錄輸入電壓、輸入電流、輸出電壓和輸出電流，然后計算效率，公式為：效率 =（輸出電壓 × 輸出電流）/（輸入電壓 × 輸入電流）× 100%。

動態(tài)負載測試

輸出動態(tài)負載測試是評估當負載電流發(fā)生突變時，輸出電壓能否在短時間內(nèi)恢復并保持穩(wěn)定的能力。該測試關(guān)注的是輸出電壓 VOUT 與負載電流 IL 在瞬態(tài)變化過程中的關(guān)系。

測試方法****及測試條件 ：

測試條件包括以下幾種情況：

1. 輸入電壓 12V，CCM 模式，負載電流在 3A 和 4A 之間切換，上升沿速率 1A/μs，切換頻率 5Hz，占空比 50%。
2. 輸入電壓 12V，CCM 模式，負載電流在 0A 和 4A 之間切換，上升沿速率 1A/μs，切換頻率 5Hz，占空比 50%。
3. 輸入電壓 5V，CCM 模式，負載電流在 3A 和 4A 之間切換，上升沿速率 1A/μs，切換頻率 5Hz，占空比 50%。
4. 輸入電壓 5V，CCM 模式，負載電流在 0A 和 4A 之間切換，上升沿速率 1A/μs，切換頻率 5Hz，占空比 50%。

測試方法是利用電子負載的動態(tài)功能，使其在設(shè)定的兩個電流值之間周期性切換，切換的頻率和占空比按照測試條件設(shè)置，電流變化的上升沿速率固定為 1A/s。在測試過程中，使用示波器測量輸出電壓 VOUT，并記錄波形數(shù)據(jù)，用于分析電壓的瞬態(tài)響應特性，包括過沖、欠沖以及恢復時間等參數(shù)。

應用電路與布局建議

1. 典型應用電路

• 輸出跟蹤模式 ：通過TRACK/SS引腳實現(xiàn)輸出電壓的軟啟動和跟蹤功能，確保多路電源軌的同步控制。例如，通道1作為主穩(wěn)壓器，輸出電壓為3.3V，通道2、3、4作為從穩(wěn)壓器，通過TRACK/SS引腳上的電阻分壓連接到主穩(wěn)壓器的輸出，實現(xiàn)輸出電壓的跟蹤。
• 多通道并聯(lián)驅(qū)動模式 ：對于需要更大輸出電流的應用，可將四個通道并聯(lián)使用。在并聯(lián)時，需將各通道的RUN、TRACK/SS、FB和COMP引腳分別連接在一起，并在VOUT、VFB和COMP引腳之間使用內(nèi)部圖層緊密連接，以實現(xiàn)均流和穩(wěn)定輸出。
• PCB布局建議
• 使用大電流路徑的PCB銅質(zhì)區(qū)域，包括VIN1到VIN4、GND、VOUT1到VOUT4，以最小化傳導損失和熱應力。
• 將高頻陶瓷輸入和輸出電容器放置在VIN、GND和VOUT引腳旁邊，減少高頻噪聲。在板子下方放置專用電源接地層，采用多個孔將頂層與其他電源層連接起來，減少導電損耗和模塊熱應力。
• 對連接到信號引腳的部件使用單獨的SGND接地銅區(qū)，并在模塊下方的PCB板背面將SGND與GND進行二次連接，以優(yōu)化信號完整性。

審核編輯 黃宇