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Renesas作为全球领先的微控制器供应商、模拟功率器件和SoC产品的领导者，为汽车、工业、基础设施及物联网等各种应用提供综合解决方案。其最新推出的RAA210130 是一款高效、且功能强大的DC/DC降压数字电源模块。广泛应用于通用电源产品、工业/ATE和网络设备。作为可输出3.3V、30A单通道数字PMBus降压电源模块，RAA210130能够从一个紧凑的10mm×13mm×7.8mm热增强BGA封装中提供高达30A的电流,在室温下运行，而不需要额外的冷却系统。并且效率高达96%。该模块显著降低了设计复杂性和制造风险。可以使客户相关产品缩短了上市时间。
为了方便客户评估RAA210130性能，Renesas最新推出了评估板RTKA210130DE0020BU来提供评估必要的外围电路。该评估板还具有内置负载瞬态测试电路，可用于测试RAA210130模块的负载瞬态响应。
实物开箱和硬件介绍
拿到手的RTKA210130DE0020BU评估板如图1所示，体积非常小，长宽尺寸只有95mm×88mm，旁边的鼠标作为参照，可以感受评估板的实际大小。整个板体由4个绝缘柱支撑。这样设计评估板在放置和拿取的时候更合理，也方便了很多。
图1 整体图
评估板RTKA210130DE0020BU的如图2、图3所示，其功能分区大体如下。
图2 顶面布局图
图3 底面布局图
主要性能参数
评估板RTKA210130DE0020BU主要性能和参数如下所示：
- 输入电压范围：4.75V至15V
- 可调输出电压：0.45V至3.3V，默认0.85V
- IOUT-MAX = 30A
- fSW最高至1.25MHz
- 在整个线路、负载与温度范围内的精度为±0.7%
- 转换效率高达96%
- 预偏置输出启动
- 兼容PMBus V1.3
- 支持通过PMBus编程配置各项功能，如软启动/软停止、开关频率、输出电压、环路相应等
- 专用使能引脚和电源良好指示引脚
- 可编程过流、过压、欠压和过热保护
电路图分析
RTKA210130DE0020BU评估板包括几个连接器、测试点、一个机械开关和几个跳线帽。
如图2所示，RTKA210130DE0020BU评估板通过切换EN开关来打开或者关闭输出。在3_3V_VIN_OPTION的引脚1和引脚2之间连接一个跳线，允许使用VIN为内部模拟5V和3.3V电源供电。RTKA210130DE0020BU评估板有一个内置的负载瞬态测试电路，方便测试RAA210130的负载瞬态响应（见图3）。
图4 电气原理图
3.3V输出配置
RTKA210130DE0020BU评估板的原理图如图4所示。配置3.3V输出，需删除R15，并用499Ω电阻填充R17。用0Ω电阻器更换R14。在12V0和TP1GND之间施加12V电压，将万用表表笔连接到TP3（VOUT）和TP4（GND）端子，将开关SW1置于ON的位置。观察万用表示数，可测得输出电压为3.3V。有关3.3V操作的更多信息，参见RAA210130数据表。
使用外部5V/3.3V模拟电源配置
配置使用外部5V/3.3V模拟电源，需关闭电源板，并拆下3_3V_VIN_OPTION上的跳线帽。将5V电压连接到V5P0测试点，将3.3V电压连接到V3P3测试点。3_3V_VIN_OPTION、V3P3和V5P0的具体位置，参见图2。
用户配置
RAA210130支持28个非易失性寄存器存储用户配置标识符。其中15个为预加载的配置标识符，表1提供了VOUT配置的标识符及对应的电阻值。另外13个寄存器用于存储新的用户配置标识符或者替代已有的标识符。
配置的存储和加载使用超级导航器完成。超级导航器的使用可以参见文档 REN_RTKA210130DE0020BU_MAT_20220701 以及Renesas 官网中视频与培训的内容。
表1
对应用户配置的最小VIN、开关频率、输出电容器组合等参数，详见表2 RAA210130设计矩阵。
表2
相关资料
核心器件
RAA210130为评估板核心器件，性能非常强大。具体性能如下：
• 完整数字电源
• 单路输出电流可达30A，电压输入范围4.75V至15V，效率高达96%。
• 可编程输出电压，输出值在0.45V至3.3V之间可设置，在整个线路、负载与温度范围内的精度为±0.7%。
• 先进的线性数字调制方案：
1) 固定开关频率可高达1.25MHz；
2) 边缘调制可与二极管制动配合，具有更快的瞬态响应；
3) 出色的VOUT过渡性能。
• 兼容PMBus V1.3：
支持通过PMBus编程配置各项功能，如软启动/软停止、开关频率、输出电压、环路相应等专用使能引脚和电源良好指示引脚
• 散热增强型10mm×13mm×7.8mm BGA-PoP封装
官网资料
Renesas官网上有RAA210130模块的数据手册、相关文档、设计和开发资源、样片和视频培训等信息，通过学习这些资料可以更全面的了解芯片功能和性能，助力研发工作。
图5 官网资料
上电实验
上电实验用到的设备如图6所示：
• RTKA210130DE0020BU评估板
• 可调直流电源
• 电子负载
• 电源插排
• 万用表
图6实验设备
实验为测量评估板电压输出，并计算电源的负载调整率。在实验之前先搭建实验平台。
1） 将SW1开关置于OFF位置，禁用电源模块。
2） 将3_3V_VIN_OPTION的引脚1和2用跳线帽连接。
3） 使用导线将直流输入电源连接到端子12V0和TP1GND，将电子负载连接到端子J4、J5 (VOUT)和J6、J7 (GND)。确保电源引线的极性正确，输入电压在模块的工作范围（4.75V - 15V）范围内。
4） 将万用表表笔接到测试点TP3（VOUT）和TP4（PGND），打开万用表，拨到直流电压档。
实验平台搭建好后，打开输入电源，进行加载。步骤如下：
5） 打开输入电源。
6） 将开关SW1置于ON位置，启用电源模块。
7） 调整输入电压VIN分别置于5V/8V/12V，在每种输入电压下调整负载电流（由于测量仪器的限制，范围取为0 - 15A），观察并记录输出电压值。
数据经过整理计算得到表3。可以通过表3了解该评估板的输出能力。
表3
从表格中可以看出，RAA210130电压输出精度很高，负载调整能力很强。
小结
通过开箱观察和资料学习，我们了解了RAA210130的主要参数、工作原理、板面布局，以及核心器件的参数。通过上电实验，我们了解了RAA210130的电压输出和负载调整率等电气特性。
RAA210130在设计、性能和实际应用方面都表现出色，是一款性能极其优异的电源模块，为工程师提供了可靠的解决方案，尤其适用于通用电源产品、工业/ATE和网络设备等多个领域。
