在电路板设计中，往往需要为多个芯片提供各种等级电压，而且随着芯片集成度的提高，需要电源具有更高的动态性能。因此非隔离性的负载点（Point of Load）DC-DC应用越来越多，这些负载点电源模块为电路板上器件提供了单独的不同等级的供电电压。市场上DC-DC转换器种类非常多，今天爱板网为大家带来一款Intersil公司的同步降压稳压器ISL85415的评测。Intersil公司一直专注于模拟混合信号和电源管理方面IC的设计，这款最新发布ISL85415是一个宽输入同步降压稳压器，而且集成了FET开关，减少外围电路，设计更简单。
Intersil发布同步降压稳压器ISL85415的同时，也推出了两款不同价格的评估套件ISL85415EVAL1Z和ISL85415DEMO1Z。其中ISL85415EVAL1Z评估功能更全，价格为72美元；而ISL85415DEMO1Z为一个简化的演示版本，价格只需要20美元。评估板可以更直观感受ISL85415的电源转换功能以及设计的简便，爱板网在第一时间拿到评估套件。不过我们首先来了解下ISL85415芯片的特性。
ISL85415其实是一款开关型DC-DC稳压器。我们知道开关稳压器一般可以分为降压（Buck）、升压（Boost）和升/降压（Buck-Boost）3种形式。
Buck型基本电路
ISL85415正是一款降压型开关稳压器，而且集成了高边（High-side）和低边（Low-side）FET，这样可以省去外围电路的外置FET或者二极管，即减轻了外围电路设计又减小了整个电源电路尺寸。下图是ISL85415一个典型的应用框图，外围电路只需要电感和几个电阻电容。
ISL85415典型应用
ISL85415作为一个高效的宽输入同步降压稳压器，还有以下一些其他的特性：
- 宽输入电压范围Vin 3V-36V
- 输出电压范围Vout 0.6V到Vin的95%（如果输入36V，那么输出最高可达34V）
- 连续输出电流最大500mA
- 支持同步操作，可达到更大转换效率
- 内置500Hz固定工作频率或者可选300Hz—2Mhz可调工作频率
- 内部集成补偿电路，也可选择使用外部补偿电路
- 轻负载时可选PFM模式，提高效率
- 内部或者外部软启动信号（Soft-Start）
- Power-Good信号指示以及芯片使能信号
- 4mm X 3mm 12脚DFN封装
可以看到ISL85415提供了一种非常灵活的解决方案，3V-36V的宽输入电压范围以及灵活输出可以满足很多工业应用以及电池供电需要。内部集成功能例如集成补偿电路、支持内部软启动、内置开关频率使得可以最简化电源电路设计，而且各种接口也可满足更复杂设计。采用ISL85415的典型电路只需要调整外部电路的器件参数就可以设计不同的输出电压方案。
ISL85415的一大特点是在轻负载可采用PFM（脉冲频率调制）转换模式。我们知道开关电源在高负载时一般都能达到很高的转换效率，很多器件都以这种时候最高效率为参数，有的能达到95%以上。但是往往电路并不是工作在高负载，可能正好相反，所以在轻负载时的效率可能还更重要。ISL85415在轻负载时能够自动进入PFM模式，有效提高效率；而在高负载时能够自动进入PWM（脉冲宽度调制）模式，减少输出纹波，这种PFM-PWM切换控制能有效提高电源电路的整体效率。
在轻负载时PFM模式保持较高效率，而PWM模式效率急剧下降
了解了ISL85415的一些主要特性，我们来看看它的评估板能带来哪些体验。
ISL85415EVAL1Z评估板相对于简化版的ISL85415DEMO1Z演示板有更多的测试接口以及外围控制电路，板上围绕ISL85415建立的电源模块电路是完全一样的。它们价格还是比较悬殊，有兴趣的可以根据自己的需要选择。这里我们主要介绍ISL85415EVAL1Z评估板。
ISL85415EVAL1Z评估板用作电源芯片的评估，电路并不复杂。评估板的做工很好，用料也很足，但是价格也不菲，官网上报价为72美元。评估板采用了红色4层电路板设计，整个电路板尺寸为69mm x 78mm的方形电路板。在评估板一侧还有一排“金手指”测试接口。评估板上的核心部分是ISL85415组成的电源模块参考电路，只占用1.516 cm2的面积大小，BOM清单可参考评估版用户手册。
ISL85415及外围的参考电路面积0.5"x0.47"，大约是1.516cm2
ISL85415EVAL1Z评估板提供了各种测试点和接口方便实验和演示评估，比如输入输出电源的塔式接线柱、专用示波器探头测试点以及开关等等：
- P4、P5：输入电源接线柱
- P7、P9：输出电源接线柱
- J1、J2：探头测试点（开关频率和输出电压）
- SW1：使能开关
- SW2：PFM/PWM选择开关
- P1：Power-Good
- P2：SYNC同步信号
- P6：使能信号输入
- P8：内部5V偏置电压
- P10：Soft-Start
ISL85415的外围组成电路相对简单，不需要外部FET或者二极管，主要包括分压电阻、电容和电感等元件，下面是ISL85415评估板上组成的电源转换电路，电路是按照输出电压固定为3.3V设计。
可以看到电源输入端有一个150uf的电解滤波电容，可以更好改善输入电源。注意在SS、FS、COMP分别预留了可以用0欧电阻短接的电阻位。
- R15短接，那么电路采用了ISL85415的内部软启动信号，否则由CSS电容控制软启动信号上升时间；
- R10短接，电路采用了稳压器的固定开关频率500KHz，否则由R12设定的频率（300KHz-2MHz）；
- R11短接的话电路采用稳压器的内部补偿，否则利用外部补偿电路。
这些相当于开关的电阻增加了评估板使用的灵活性，可以更完整实验ISL85415的全部功能。详细的介绍可以参考器件的数据手册。
当然评估板也可以输出其他幅度电压，调整FB信号所接的分压电阻值就可以改变输出电压。具体的计算参数需要参考用户手册和器件数据手册。
电路的分压电阻拆换起来比较麻烦，如果能用电位计实现那调整起来会更方便，不过也要考虑电源模块电路的大小。闲话少说，就以评估板电路输出3.3V为准。下面我们来上电试试ISL85415的性能。开始之前我们需要一些设备：
- 一台直流电源
- 一台电子负载
- 一台数字万用表
- 一台示波器
- 一台信号发生器（如果想试验外部同步时钟）
首先如下简单的连接电路，这里只接了输入电源，以及测试开关频率（Phase）和输出电压（用示波器测试），输出电压接电子负载。ISL85415EVAL1Z评估板特别设置了2个专用的示波器探头测试点（TEK 131-4353-00），用来测试开关频率和输出电压。这个测试点使用很方便，直接将探头插进去，尤其是测量电压的纹波只需要普通探头。
上电之后评估板开始工作，评估板的输出电压固定在3.3V，所以输入电压在3.3V-36V之间是可以正常工作。调整输入电压在3.3V-36V之间，可以看到板上的LED指示灯变亮，显示Power Good信号输出正常。
当电压小于3.3V时，PG信号变低，LED熄灭。虽然输入电压稍微低于3.3V时还能继续工作输出低于3.3V电压，但是此时工作已经不稳定，PG信号已经变低，继续降低输入电压，芯片完全停止工作。
板上的SW1开关控制使能信号，可以控制ISL85415的开启和关闭。
SW2开关控制ISL85415稳压器的工作模式，在“PFM”档时，稳压器在轻负载时可以进入PFM模式，高负载时进入PWM模式；在“PWM”档时，强制稳压器完全工作在PWM模式，而且此时我们可以通过P2外接同步时钟来同步开关频率。
PFM工作模式
现在我们将SW2开关拨在“PFM”档，打开电子负载，先把负载电流设为0A（相当于空载）。打开电源（5V），ISL85415进入PFM工作模式，增加电子负载电流到010mA，可以看到开关频率是不连续的，输出的纹波15.2mv。
轻负载（10mA），PFM模式，输入电压4.9V，输出电压3.3V，纹波15.2mV（图片点击放大）
继续增加负载电流，开关频率波形不断变化，截止时间越来越短，负载电流增加到150mA后，进入了PWM模式，可以看到开关频率是一个769KHz的方波（由R12电阻设定），此时的纹波变小，只有几毫伏（2.4mV）。
负载270mA，PWM模式，输入电压4.9V，输出电压3.3V，纹波2.4mV（图片点击放大）
ISL85415芯片手册说明的能提供最大连续电流参数为500mA。当我们一直增加负载电流，稳压器电路还能工作，直到负载电流超过840mA，ISL85415的输出开始关闭，Power-Good信号变低，评估板上LED熄灭。这是芯片的过流保护功能。降低负载后芯片又能够正常工作。
负载840mA，过流保护（图片点击放大）
强制PWM工作模式
当SW2开关拨在“PWM”档时，稳压器ISL85415强制进入PWM工作模式，可以看到在轻负载时（电流10mA）开关频率也是一个769KHz的方波，而此时的纹波只有1.6mV。因为PWM模式下开关不断切换，不像在PFM模式下会完全截止，效率相比要降低。
轻负载（10mA），PWM模式，输入电压4.9V，输出电压3.3V，纹波1.6mV（图片点击放大）
ISL85415EVAL1Z的输出电压固定在3.3V，当我们增加输入电压时，输出电压不变（条件所限用示波器测量），开关频率（Phase）方波的占空比和电压会变化。
最大负载500mA，输入电压5V，输出3.3V
最大负载500mA，输入电压28V，输出3.3V
上电启动时序
稳压器ISL85415支持软启动（Soft-Start），这正好也能满足越来越多对上电时序有要求的应用。ISL85415EVAL1Z评估板上R15安装了一个0欧电阻，因此评估板上芯片采用了内部的软启动信号，大约2ms。
输入电压5V，最大负载500mA时，上电时刻波形
输入电压5V，空载时，上电时刻波形
ISL85415评估板还提供了一些其他测试点，能更全面测试这款同步降压稳压器性能。评估板的电源标准参考电路给了我们更多选择，甚至可以直接在评估板实现其他功能或者输出其他等级电压，这一过程只需要更换一些电阻或者电容。
小结
介绍了Intersil公司最新推出的宽输入同步降压稳压器ISL85415。Intersil同步推出了两款板卡包括72美元的ISL85415EVAL1Z评估板和20美元的ISL85415DEMO1Z演示板。ISL85415具有非常宽输入范围（3V-36V），同时集成了高边和低边FET，减少外围电路提高稳定性。而且集成了如内部软启动、补偿电路、使能控制、外部同步输入等等功能，整个电源模块设计变得非常方便而且具有灵活性。非常适合工业上大电压以及一些电池供电装置的应用。
ISL85415的评估板使用很简单，能够很快体验稳压器转换性能。评估板的电源参考电路可以作为标准参考，其面积只有1.516cm2。评估板提供的测试接口尤其是专用探头接口大大方便了信号测试。如果想了解更多这款设计简单应用灵活的开关稳压器请访问Intersil官网，如果想立刻体验一下现在可以申请免费的演示板样品，数量有限，机会难得！
参考资料
- Intersil 宽输入集成FET同步降压稳压器ISL85415
- Intersil ISL85415EVAL1Z评估板
- Intersil ISL85415DEMO1Z演示板
- 创意DIY,火拼ISL85415DEMO1Z
原创申明：本文为爱板网原创，谢绝转载！
在电路板设计中，往往需要为多个芯片提供各种等级电压，而且随着芯片集成度的提高，需要电源具有更高的动态性能。因此非隔离性的负载点（Point of Load）DC-DC应用越来越多，这些负载点电源模块为电路板上器件提供了单独的不同等级的供电电压。市场上DC-DC转换器种类非常多，今天爱板网为大家带来一款Intersil公司的同步降压稳压器ISL85415的评测。Intersil公司一直专注于模拟混合信号和电源管理方面IC的设计，这款最新发布ISL85415是一个宽输入同步降压稳压器，而且集成了FET开关，减少外围电路，设计更简单。
Intersil发布同步降压稳压器ISL85415的同时，也推出了两款不同价格的评估套件ISL85415EVAL1Z和ISL85415DEMO1Z。其中ISL85415EVAL1Z评估功能更全，价格为72美元；而ISL85415DEMO1Z为一个简化的演示版本，价格只需要20美元。评估板可以更直观感受ISL85415的电源转换功能以及设计的简便，爱板网在第一时间拿到评估套件。不过我们首先来了解下ISL85415芯片的特性。
ISL85415其实是一款开关型DC-DC稳压器。我们知道开关稳压器一般可以分为降压（Buck）、升压（Boost）和升/降压（Buck-Boost）3种形式。
Buck型基本电路
ISL85415正是一款降压型开关稳压器，而且集成了高边（High-side）和低边（Low-side）FET，这样可以省去外围电路的外置FET或者二极管，即减轻了外围电路设计又减小了整个电源电路尺寸。下图是ISL85415一个典型的应用框图，外围电路只需要电感和几个电阻电容。
ISL85415典型应用
ISL85415作为一个高效的宽输入同步降压稳压器，还有以下一些其他的特性：
- 宽输入电压范围Vin 3V-36V
- 输出电压范围Vout 0.6V到Vin的95%（如果输入36V，那么输出最高可达34V）
- 连续输出电流最大500mA
- 支持同步操作，可达到更大转换效率
- 内置500Hz固定工作频率或者可选300Hz—2Mhz可调工作频率
- 内部集成补偿电路，也可选择使用外部补偿电路
- 轻负载时可选PFM模式，提高效率
- 内部或者外部软启动信号（Soft-Start）
- Power-Good信号指示以及芯片使能信号
- 4mm X 3mm 12脚DFN封装
可以看到ISL85415提供了一种非常灵活的解决方案，3V-36V的宽输入电压范围以及灵活输出可以满足很多工业应用以及电池供电需要。内部集成功能例如集成补偿电路、支持内部软启动、内置开关频率使得可以最简化电源电路设计，而且各种接口也可满足更复杂设计。采用ISL85415的典型电路只需要调整外部电路的器件参数就可以设计不同的输出电压方案。
ISL85415的一大特点是在轻负载可采用PFM（脉冲频率调制）转换模式。我们知道开关电源在高负载时一般都能达到很高的转换效率，很多器件都以这种时候最高效率为参数，有的能达到95%以上。但是往往电路并不是工作在高负载，可能正好相反，所以在轻负载时的效率可能还更重要。ISL85415在轻负载时能够自动进入PFM模式，有效提高效率；而在高负载时能够自动进入PWM（脉冲宽度调制）模式，减少输出纹波，这种PFM-PWM切换控制能有效提高电源电路的整体效率。
在轻负载时PFM模式保持较高效率，而PWM模式效率急剧下降
