在电子产品的设计中，DC-DC转换器是经常用到的电源芯片。DC-DC转换器主要分为BOOST（升压）、BUCK（降压）、BOOST-BUCK（升降压）三种类型，工程师会针对自身产品的特点，选用相应的电路设计方案。
在DC-DC选型的时候，我们需要考虑众多的设计指标。例如最直接的的是DC-DC转换器输入电压的范围，工作环境是5V或者12V直流输入还是工业上常用的36V或48V直流输入，直接确定芯片是否合适；还有一个比较重要的指标是芯片的最大负载电流，要根据电路的设计估算一下功耗，保证DC-DC转换器能够提供最大的负载电流。当然DC-DC转换器的输出电压范围、效率、开关频率甚至电路的面积等等都是衡量的因素。
今天，爱板网工程师就为大家推荐一款非常适用于需要大电流工作环境例如服务器中电源设计的DC-DC转换器——来自FairchildFairchild 半导体的FAN2306。
FAN2306属于Fairchild TinyBuck调节器中FAN23XX系列，具有高效率、高负载特性，转换效率达到96%。FAN2306支持4.5V~15V的宽电压输入范围，并能提供6A的连续负载电流。正是因为大电流输出使得Fan2306非常适合服务器、台式电脑、机顶盒以及游戏机等产品应用。
FAN23XX系列调节器
此次爱板网工程师手上拿到的不仅仅是FAN2306同步降压器，更有基于此款降压器产品的电源评估板FEBFAN2306_LVA。
FAN2306 DC-DC降压器
同步降压器FAN2306系统原理框图
FAN2306是一种高效集成 TinyBuck™ 同步降压调节器，具有以下特性：
- 电压输入范围4.5V~15V，电压输出范围0.6V~5.5V
- 超过96%的效率，可持续输出最高6A的负载电流
- 降压器MOSFET 的导通电阻RDS仅为5.46~9.67mΩ
- 支持轻负载的PFM模式，超声模式，低截止电流、热关断功能
- 可调频率范围：200kHz~1.5MHz，可调软启动时间
一般来说对于开关电源，高负载的时候效率更高，而负载降低到某一阀值时效率会有显著的下降。FAN2306的高效率不仅是说它的最高效率超过96%，而是在轻负载的情况下也有非常高的转换效率（FAN2306同步降压器的具体能效可以参考下图）。例如下面左边图可以看到如果输出5V在高负载情况下（输出电流2A以上），转换效率都在95%以上；而直到轻负载情况（几十mA级）转换效率都一直保持90%以上。
FAN2306在不同状态下的效率
FAN2306主要是在轻负载条件下可以通过脉冲频率调制（PFM）模式降低开关频率来达到低负载时效率的提高。除此以外，FAN2306还具有超声模式，可通过最小频率箝位来保持开关频率在可听范围之上。
FAN2306还有一些其他特性，例如它是一款同步降压器，我们知道同步相比异步降压器来说效率更高。降压器的输出端采用了MOSFET代替异步的整流二极管，这里的同步是指输出端的MOSFET和转换器的MOSFET保持一定的相位关系，从而称为同步降压。这样不仅效率提高，导通电阻更小。
还有比如FAN2306支持软启动的可调，通过设计外部电阻阻值来改变开关频率的大小以及导通时间，软启动引脚SS（soft-start）通过外部电容容值的大小改变DCDC软启动的时间，可以防止电流的浪涌以及输出电压的过冲损坏器件。
总体来看，FAN2306能提供高达6A的有大负载电流，效率超过96%，是一款高效率、高负载的DC-DC转换器。同时又具有同步降压型DC-DC大部分常用功能。
电源评估板FEBFAN2306_LVA
说完，FAN2306同步TinyBuck调节器，我们再来看下去其电源评估板FEBFAN2306_LVA，电源评估板大小为7cm*7cm，4层PCB板工艺，正面、背面两部分电路正好可以将整个电源评估板分为两部分功能电路：
电源评估板FEBFAN2306_LVA
- PCB正面主要是基于FAN2306降压芯片设计的1.2V输出电路，开关频率为500kHz，这里需要说明一下，虽然此款降压芯片可以输出0.6V~5.5V的输出电压范围以及200~1500kHz的开关频率范围，但是在FEBFAN2306_LVA电源评估板中已经设计成1.2V的稳压输出以及500kHz的固定开关频率，从上图我们还能看到，FAN2306降压器具有非常小的封装大小（5.5mm*5mm），甚至在整个电路的设计上，都不及一颗电感的大小。
- PCB背面主要是瞬变发生器电路，用于测试FAN2306降压芯片在极快速瞬变负载环境中的状态，瞬变发生器电路主要是通过LM555定时器、可调电阻器、栅极驱动器FAN3226T以及两个用于输出的MOSFET FDMS7658AS组成，可调电阻器用于调节定时器的频率与占空比，以调节瞬变电路的负载输出状态。
瞬变发生器电路的加入可影响评估板对于降压芯片FAN2306的效率测试，所以在FEBFAN2306_LVA电源评估板正面有一个跳帽可以设置评估板是否要加入瞬变发生器电路负载，当你仅想测试FAN2306降压芯片效率时，断开瞬变发生器电路跳帽是不二的选择。
评估板上分布的顶针是用于FAN2306降压器正常工作的必要信号脚，如使能引脚信号、偏置电压输入信号，这将在下边的实际体验中用到。
介绍完FEBFAN2306_LVA电源评估板以及FAN2306降压器的一些基本理论知识，接下来看下板子实际上电效果到底如何。爱板网工程师依据手头可利用的资源，做了一些上电准备工作：
- 一个数字电源作为评估板FEBFAN2306_LVA 4.5V~15V的供电输入
- 一块可以提供5V以及3.3V电压的开发板作为电源评估板FEBFAN2306_LVA的5V偏置电源、以及3.3V使能电源
- 一个两通道的示波器测试评估板使能信号与输出电压信号的关系
要想观测FAN2306降压芯片最高效率工作状态，在评估板上电前，可以将板载的瞬变发生器的跳帽取下（去除瞬变发生器电路），而后上电测试，观测波形如下图所示
使能脚与输出电压波形示意图
其中蓝色是3.3V的使能电压输入波形，而黄色波形则是空载时的1.2V输出电压。在这个测试中，我们为电源评估板分别提供了5V的偏置电压以及3.3V的使能电压。同样，可以通过将使能引脚上拉到Vcc引脚实现FAN2306降压器的正常工作。
事实上，FEBFAN2306_LVA评估板在好几个位置预留了示波器探针的测试座焊点（如Vsw、Vout），有些遗憾的是这些原本该存在的器件并未贴片，没办法，在这些测试点测试的时候只好手工操作，如下图，爱板网工程师测试在空载情况下开关纹波Vsw。
测试空载情况下的开关纹波Vsw
瞬态负载电路中的定时器调节
将电源评估板的瞬变负载跳帽闭合，此时定时器已经工作，可以通过定时器频率测试点查看此时定时器输出的频率及占空比，见下图
测试定时器的输出频率
通过FEBFAN2306_LVA评估板背部的两个电阻器调节定时器的输出频率，下图中是调节到500kHz频率输出时的波形。
调节定时器的频率
为什么要调节定时器输出频率？根本性目的是为了调节瞬变发生器的负载变化。不过，瞬态电路最终形成输出还有最关键性的一步，你能想到吗？这容许爱板网工程师先稍稍卖个关子，这将在稍后的评测文章中揭晓。
小结
本篇主要介绍了Fairchild 半导体电源评估板FEBFAN2306_LVA以及FAN2306 TinyBuck调节器的基本硬件资源以及板卡的初次上电试用，不难看到，FAN2306降压器高效率、高负载特性在终端市场具有极强的竞争力。本文仅通过示波器简单测试了电源评估板的信号输出波形、熟悉电源评估板的使用方法，而在下篇评测中爱板网工程师将通过电子负载等仪器实测评估板满载（6A）情况以及加入瞬态负载情况下的信号输出状态，敬请期待！
参考资料
- Fairchild 半导体FAN2306同步降压器资料
- FEBFAN2306_LVA电源评估板资料
- Fairchild 半导体在线电源设计工具
原创申明：本文为爱板网原创，谢绝转载！
在电子产品的设计中，DC-DC转换器是经常用到的电源芯片。DC-DC转换器主要分为BOOST（升压）、BUCK（降压）、BOOST-BUCK（升降压）三种类型，工程师会针对自身产品的特点，选用相应的电路设计方案。
在DC-DC选型的时候，我们需要考虑众多的设计指标。例如最直接的的是DC-DC转换器输入电压的范围，工作环境是5V或者12V直流输入还是工业上常用的36V或48V直流输入，直接确定芯片是否合适；还有一个比较重要的指标是芯片的最大负载电流，要根据电路的设计估算一下功耗，保证DC-DC转换器能够提供最大的负载电流。当然DC-DC转换器的输出电压范围、效率、开关频率甚至电路的面积等等都是衡量的因素。
今天，爱板网工程师就为大家推荐一款非常适用于需要大电流工作环境例如服务器中电源设计的DC-DC转换器——来自FairchildFairchild 半导体的FAN2306。
FAN2306属于Fairchild TinyBuck调节器中FAN23XX系列，具有高效率、高负载特性，转换效率达到96%。FAN2306支持4.5V~15V的宽电压输入范围，并能提供6A的连续负载电流。正是因为大电流输出使得Fan2306非常适合服务器、台式电脑、机顶盒以及游戏机等产品应用。
FAN23XX系列调节器
此次爱板网工程师手上拿到的不仅仅是FAN2306同步降压器，更有基于此款降压器产品的电源评估板FEBFAN2306_LVA。
FAN2306 DC-DC降压器
同步降压器FAN2306系统原理框图
FAN2306是一种高效集成 TinyBuck™ 同步降压调节器，具有以下特性：
- 电压输入范围4.5V~15V，电压输出范围0.6V~5.5V
- 超过96%的效率，可持续输出最高6A的负载电流
- 降压器MOSFET 的导通电阻RDS仅为5.46~9.67mΩ
- 支持轻负载的PFM模式，超声模式，低截止电流、热关断功能
- 可调频率范围：200kHz~1.5MHz，可调软启动时间
一般来说对于开关电源，高负载的时候效率更高，而负载降低到某一阀值时效率会有显著的下降。FAN2306的高效率不仅是说它的最高效率超过96%，而是在轻负载的情况下也有非常高的转换效率（FAN2306同步降压器的具体能效可以参考下图）。例如下面左边图可以看到如果输出5V在高负载情况下（输出电流2A以上），转换效率都在95%以上；而直到轻负载情况（几十mA级）转换效率都一直保持90%以上。
FAN2306在不同状态下的效率
FAN2306主要是在轻负载条件下可以通过脉冲频率调制（PFM）模式降低开关频率来达到低负载时效率的提高。除此以外，FAN2306还具有超声模式，可通过最小频率箝位来保持开关频率在可听范围之上。
FAN2306还有一些其他特性，例如它是一款同步降压器，我们知道同步相比异步降压器来说效率更高。降压器的输出端采用了MOSFET代替异步的整流二极管，这里的同步是指输出端的MOSFET和转换器的MOSFET保持一定的相位关系，从而称为同步降压。这样不仅效率提高，导通电阻更小。
还有比如FAN2306支持软启动的可调，通过设计外部电阻阻值来改变开关频率的大小以及导通时间，软启动引脚SS（soft-start）通过外部电容容值的大小改变DCDC软启动的时间，可以防止电流的浪涌以及输出电压的过冲损坏器件。
总体来看，FAN2306能提供高达6A的有大负载电流，效率超过96%，是一款高效率、高负载的DC-DC转换器。同时又具有同步降压型DC-DC大部分常用功能。
