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Renesas作為全球領(lǐng)先的微控制器供應(yīng)商、模擬功率器件和SoC產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)者，為汽車、工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施及物聯(lián)網(wǎng)等各種應(yīng)用提供綜合解決方案。其最新推出的RAA210130 是一款高效、且功能強(qiáng)大的DC/DC降壓數(shù)字電源模塊。廣泛應(yīng)用于通用電源產(chǎn)品、工業(yè)/ATE和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。作為可輸出3.3V、30A單通道數(shù)字PMBus降壓電源模塊，RAA210130能夠從一個(gè)緊湊的10mm×13mm×7.8mm熱增強(qiáng)BGA封裝中提供高達(dá)30A的電流,在室溫下運(yùn)行，而不需要額外的冷卻系統(tǒng)。并且效率高達(dá)96%。該模塊顯著降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜性和制造風(fēng)險(xiǎn)?？梢允箍蛻粝嚓P(guān)產(chǎn)品縮短了上市時(shí)間。-

為了方便客戶評(píng)估RAA210130性能，Renesas最新推出了評(píng)估板RTKA210130DE0020BU來(lái)提供評(píng)估必要的外圍電路。該評(píng)估板還具有內(nèi)置負(fù)載瞬態(tài)測(cè)試電路，可用于測(cè)試RAA210130模塊的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

實(shí)物開(kāi)箱和硬件介紹

拿到手的RTKA210130DE0020BU評(píng)估板如圖1所示，體積非常小，長(zhǎng)寬尺寸只有95mm×88mm，旁邊的鼠標(biāo)作為參照，可以感受評(píng)估板的實(shí)際大小。整個(gè)板體由4個(gè)絕緣柱支撐。這樣設(shè)計(jì)評(píng)估板在放置和拿取的時(shí)候更合理，也方便了很多。

圖1 整體圖

評(píng)估板RTKA210130DE0020BU的如圖2、圖3所示，其功能分區(qū)大體如下。

圖2 頂面布局圖

圖3 底面布局圖

主要性能參數(shù)

評(píng)估板RTKA210130DE0020BU主要性能和參數(shù)如下所示：

輸入電壓范圍：4.75V至15V
可調(diào)輸出電壓：0.45V至3.3V，默認(rèn)0.85V
IOUT-MAX = 30A
fSW最高至1.25MHz
在整個(gè)線路、負(fù)載與溫度范圍內(nèi)的精度為±0.7%
轉(zhuǎn)換效率高達(dá)96%
預(yù)偏置輸出啟動(dòng)
兼容PMBus V1.3
支持通過(guò)PMBus編程配置各項(xiàng)功能，如軟啟動(dòng)/軟停止、開(kāi)關(guān)頻率、輸出電壓、環(huán)路相應(yīng)等
專用使能引腳和電源良好指示引腳
可編程過(guò)流、過(guò)壓、欠壓和過(guò)熱保護(hù)

電路圖分析

RTKA210130DE0020BU評(píng)估板包括幾個(gè)連接器、測(cè)試點(diǎn)、一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)和幾個(gè)跳線帽。

如圖2所示，RTKA210130DE0020BU評(píng)估板通過(guò)切換EN開(kāi)關(guān)來(lái)打開(kāi)或者關(guān)閉輸出。在3_3V_VIN_OPTION的引腳1和引腳2之間連接一個(gè)跳線，允許使用VIN為內(nèi)部模擬5V和3.3V電源供電。RTKA210130DE0020BU評(píng)估板有一個(gè)內(nèi)置的負(fù)載瞬態(tài)測(cè)試電路，方便測(cè)試RAA210130的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)（見(jiàn)圖3）。

圖4 電氣原理圖

3.3V輸出配置

RTKA210130DE0020BU評(píng)估板的原理圖如圖4所示。配置3.3V輸出，需刪除R15，并用499Ω電阻填充R17。用0Ω電阻器更換R14。在12V0和TP1GND之間施加12V電壓，將萬(wàn)用表表筆連接到TP3（VOUT）和TP4（GND）端子，將開(kāi)關(guān)SW1置于ON的位置。觀察萬(wàn)用表示數(shù)，可測(cè)得輸出電壓為3.3V。有關(guān)3.3V操作的更多信息，參見(jiàn)RAA210130數(shù)據(jù)表。

使用外部5V/3.3V模擬電源配置

配置使用外部5V/3.3V模擬電源，需關(guān)閉電源板，并拆下3_3V_VIN_OPTION上的跳線帽。將5V電壓連接到V5P0測(cè)試點(diǎn)，將3.3V電壓連接到V3P3測(cè)試點(diǎn)。3_3V_VIN_OPTION、V3P3和V5P0的具體位置，參見(jiàn)圖2。

用戶配置

RAA210130支持28個(gè)非易失性寄存器存儲(chǔ)用戶配置標(biāo)識(shí)符。其中15個(gè)為預(yù)加載的配置標(biāo)識(shí)符，表1提供了VOUT配置的標(biāo)識(shí)符及對(duì)應(yīng)的電阻值。另外13個(gè)寄存器用于存儲(chǔ)新的用戶配置標(biāo)識(shí)符或者替代已有的標(biāo)識(shí)符。

配置的存儲(chǔ)和加載使用超級(jí)導(dǎo)航器完成。超級(jí)導(dǎo)航器的使用可以參見(jiàn)文檔 REN_RTKA210130DE0020BU_MAT_20220701 以及Renesas 官網(wǎng)中視頻與培訓(xùn)的內(nèi)容。

表1

對(duì)應(yīng)用戶配置的最小VIN、開(kāi)關(guān)頻率、輸出電容器組合等參數(shù)，詳見(jiàn)表2 RAA210130設(shè)計(jì)矩陣。

表2

上電實(shí)驗(yàn)

上電實(shí)驗(yàn)用到的設(shè)備如圖6所示：

? RTKA210130DE0020BU評(píng)估板

? 可調(diào)直流電源

? 電子負(fù)載

? 電源插排

? 萬(wàn)用表

圖6實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)為測(cè)量評(píng)估板電壓輸出，并計(jì)算電源的負(fù)載調(diào)整率。在實(shí)驗(yàn)之前先搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

1）將SW1開(kāi)關(guān)置于OFF位置，禁用電源模塊。

2）將3_3V_VIN_OPTION的引腳1和2用跳線帽連接。

3）使用導(dǎo)線將直流輸入電源連接到端子12V0和TP1GND，將電子負(fù)載連接到端子J4、J5 ?(VOUT)和J6、J7 ?(GND)。確保電源引線的極性正確，輸入電壓在模塊的工作范圍（4.75V - 15V）范圍內(nèi)。

4）? 將萬(wàn)用表表筆接到測(cè)試點(diǎn)TP3（VOUT）和TP4（PGND），打開(kāi)萬(wàn)用表，撥到直流電壓檔。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建好后，打開(kāi)輸入電源，進(jìn)行加載。步驟如下：

5）打開(kāi)輸入電源。

6）將開(kāi)關(guān)SW1置于ON位置，啟用電源模塊。

7）調(diào)整輸入電壓VIN分別置于5V/8V/12V，在每種輸入電壓下調(diào)整負(fù)載電流（由于測(cè)量?jī)x器的限制，范圍取為0 - 15A），觀察并記錄輸出電壓值。

數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)整理計(jì)算得到表3?？梢酝ㄟ^(guò)表3了解該評(píng)估板的輸出能力。

表3

從表格中可以看出，RAA210130電壓輸出精度很高，負(fù)載調(diào)整能力很強(qiáng)。

小結(jié)

通過(guò)開(kāi)箱觀察和資料學(xué)習(xí)，我們了解了RAA210130的主要參數(shù)、工作原理、板面布局，以及核心器件的參數(shù)。通過(guò)上電實(shí)驗(yàn)，我們了解了RAA210130的電壓輸出和負(fù)載調(diào)整率等電氣特性。

RAA210130在設(shè)計(jì)、性能和實(shí)際應(yīng)用方面都表現(xiàn)出色，是一款性能極其優(yōu)異的電源模塊，為工程師提供了可靠的解決方案，尤其適用于通用電源產(chǎn)品、工業(yè)/ATE和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。