ASP4644 是國(guó)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(dá) 4A，支持多通道并聯(lián)，最高總輸出電流可達(dá) 16A。該器件集成了 DC-DC 控制器、電源開(kāi)關(guān)、電感器和補(bǔ)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(gè)通道可獨(dú)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(gè)通道可驅(qū)動(dòng)最高 5A 負(fù)載，滿足多樣化的應(yīng)用需求。

ASP4644 配備了完善的保護(hù)機(jī)制，包括過(guò)流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)和短路保護(hù)，有效保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。此外，該器件支持輸出電壓跟蹤功能，適合對(duì)多路電源軌進(jìn)行同步控制的場(chǎng)景。

1. 四通道設(shè)計(jì)，支持并聯(lián)輸出 ：?jiǎn)瓮ǖ雷罡?4A 輸出，四通道并聯(lián)最大可達(dá) 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(kāi)關(guān)、電感及補(bǔ)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(hù)功能 ：內(nèi)置過(guò)流、過(guò)溫和短路保護(hù)機(jī)制，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)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(fù)雜電源管理方案。

紋波測(cè)試

在直流電源系統(tǒng)中，電壓的不穩(wěn)定波動(dòng)會(huì)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(guò)大，可能會(huì)干擾下游芯片的正常工作，導(dǎo)致性能下降甚至運(yùn)行異常。

紋波測(cè)試以電源評(píng)估板為被測(cè)設(shè)備，其供電電壓分別為12V。在不同負(fù)載條件下，測(cè)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(dǎo)通模式）模式。

測(cè)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(jìn)行測(cè)量。
2. 測(cè)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(duì)測(cè)量精度的干擾，應(yīng)開(kāi)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(jìn)行測(cè)量，以獲得更真實(shí)的波形數(shù)據(jù)。
6. 在示波器上開(kāi)啟 平均模式 或 高分辨率模式 ，有助于進(jìn)一步濾除隨機(jī)的高頻噪聲，提高紋波測(cè)量的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

通過(guò)上述方法，可以在較真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境下，準(zhǔn)確評(píng)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(jì)的電源質(zhì)量要求。

效率、負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率

DC-DC 轉(zhuǎn)換器的性能評(píng)估通常包括效率、負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率三個(gè)核心指標(biāo)。

測(cè)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(jī)的發(fā)熱和功耗也會(huì)相應(yīng)降低。

負(fù)載調(diào)整率表示在負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，開(kāi)關(guān)電源維持輸出電壓穩(wěn)定的能力。負(fù)載調(diào)整率越小，說(shuō)明輸出電壓在輕載到滿載的變化過(guò)程中波動(dòng)越小，電源的穩(wěn)定性越好。其計(jì)算方式為：無(wú)負(fù)載電壓減去滿負(fù)載電壓，再除以滿負(fù)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(shí)，輸出電壓隨之變化的程度。線性調(diào)整率越小，說(shuō)明輸入電壓波動(dòng)對(duì)輸出的影響越小，供電的穩(wěn)定性越高。一般開(kāi)關(guān)電源的線性調(diào)整率在 1% 至 5% 之間。其計(jì)算方式為：輸入電壓變化過(guò)程中輸出電壓的最大值減去最小值，再除以標(biāo)稱輸出電壓并乘以百分比。

測(cè)試環(huán)境設(shè)置為：電源評(píng)估板供電電壓為 5V 或 12V，在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）下進(jìn)行測(cè)量。效率和負(fù)載調(diào)整率的測(cè)試在不同負(fù)載條件下進(jìn)行，記錄輸入和輸出的功率，并計(jì)算對(duì)應(yīng)的指標(biāo)。線性調(diào)整率測(cè)試則在固定輸出電流 4A 的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電壓，記錄輸出電壓變化并計(jì)算指標(biāo)。

1. 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試 ：在不同負(fù)載電流下測(cè)量輸出電壓，根據(jù)公式計(jì)算負(fù)載調(diào)整率。
2. 線性調(diào)整率測(cè)試 ：在輸入電壓變化過(guò)程中，記錄輸出電壓的最大值和最小值，根據(jù)公式計(jì)算線性調(diào)整率。
3. 效率測(cè)試 ：使用萬(wàn)用表分別測(cè)量輸入和輸出的電壓，電流值直接從儀器讀取。調(diào)節(jié)負(fù)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(jì)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(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試

輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試是評(píng)估當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生突變時(shí)，輸出電壓能否在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)并保持穩(wěn)定的能力。該測(cè)試關(guān)注的是輸出電壓 VOUT 與負(fù)載電流 IL 在瞬態(tài)變化過(guò)程中的關(guān)系。

測(cè)試方法****及測(cè)試條件 ：

測(cè)試條件包括以下幾種情況：

1. 輸入電壓 12V，CCM 模式，負(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(cè)試方法是利用電子負(fù)載的動(dòng)態(tài)功能，使其在設(shè)定的兩個(gè)電流值之間周期性切換，切換的頻率和占空比按照測(cè)試條件設(shè)置，電流變化的上升沿速率固定為 1A/s。在測(cè)試過(guò)程中，使用示波器測(cè)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(yīng)特性，包括過(guò)沖、欠沖以及恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)。

應(yīng)用電路與布局建議

1. 典型應(yīng)用電路

• 輸出跟蹤模式 ：通過(guò)TRACK/SS引腳實(shí)現(xiàn)輸出電壓的軟啟動(dòng)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(guò)TRACK/SS引腳上的電阻分壓連接到主穩(wěn)壓器的輸出，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的跟蹤。
• 多通道并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式 ：對(duì)于需要更大輸出電流的應(yīng)用，可將四個(gè)通道并聯(lián)使用。在并聯(lián)時(shí)，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(shí)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(dǎo)損失和熱應(yīng)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(gè)孔將頂層與其他電源層連接起來(lái)，減少導(dǎo)電損耗和模塊熱應(yīng)力。
• 對(duì)連接到信號(hào)引腳的部件使用單獨(dú)的SGND接地銅區(qū)，并在模塊下方的PCB板背面將SGND與GND進(jìn)行二次連接，以優(yōu)化信號(hào)完整性。

審核編輯 黃宇