世平安森美 DC-DC PWM 電源轉換器「NCP3284/A Pro」- - 初章【開箱篇】

關鍵字 :onsemi NCP3284 NCP3284/A POL Buck Regulator Step-Down

我想只要是身為電子相關工作者，在以簡化電源架構方式來設計時，想必免不了要使用 DC-DC 負載點 ( Point of Load, POL ) 轉換器來當作創作的工具，在過去，這類符合專業級別需求的轉換器並沒有太多的選擇，瞄來看去也只有 Infineon、Linear Technology ( LTC )、Renesas、TI 可以選擇而已，只是那些的產品雖好，但價格真得很不親民啊，但為了設計創作只好咬牙忍痛給他買下去，像我自己以前也是買 LTC ( 現今 ADI ) 的產品一路設計過來的，從最早的 Linear Regulator 到 Switching Regulators ( Step-Down、Step-Up、Inverting、Buck-Boost )，以及最常在用的 Buck regulator，可說是不離不棄，荷包哭泣 …

只不過以上所說的，都是台灣早期的情形，現在以 DC-DC POL 電源方案的領域來說，已經有非常多樣化的品牌可以選擇了，就拿其中的 onsemi ( 安森美 ) 來說，在使用過後它的產品真的覺得相當的不錯，不僅功能規格、性能表現上都符合專業需求，價格上更是相對優惠了許多。

onsemi 這個品牌對於非電源相關設計者來說也許陌生，但其實在專業電源管理的領域中，它早已在市場深耕近 20 年之久，可說是全球數一數二在消費性領域的電源品牌中為之當紅，其產品銷往北美、歐洲、日韓、東南亞等全球 50 多個國家和地區，如今，挾帶著美國研發的優秀技術和領先設計的 CPU Vcore 電源，在近年也陸續推出新款高效能新製程晶片，讓業界也多一個價格優惠兼具 CP 值高的選擇。

這次要開箱的是 onsemi 所發表的新品，「NCP3284/A」高效能 DC-DC 電源轉換器，在開箱之前，下面先貼一些關於這顆的基本規格資料和官方網址。

NCP3284/A 規格：

輸出電流：NCP3284 連續最大 30 A / 瞬間最大 45 A

NCP3284A 連續最大 35 A / 瞬間最大 50 A

輸入電壓範圍：5 V ~ 18 V
輸出電壓範圍：8 V ~ 5.5 V
工作頻率：可選擇 500 K / 600 K / 800 K / 1 M Hz
控制模式：電流模式 (RPM)
運作模式：可選擇 FCCM 或 Auto DCM & CCM 於輕載高效率
靜態電流：42 uA @ Isd
溫度範圍：-40 ~ +125 ℃
轉換效率：90 ~ 96 %
可編程軟起動 / 可啟動控制 / 電源良好狀態指示 / 內建 5 V LDO / 關機時，輸出快速放電
保護機制：可編程輸入過低電壓保護 ( UVLO )

恢復式過溫關機保護

輸出過電流保護 ( OCP )

輸出過電壓保護 ( OVP )

輸出過低電壓保護 ( UVP )

註: 在 OCP / OVP / UVP 保護機制內，可選擇 Latch-Off 或 Hiccup 模式

包裝尺寸：PQFN37, 5x6 mm, 0.5 mm Pitch

更多規格，詳見規格書..

onsemi NCP3284/A 官方網址：

https://www.onsemi.com/products/power-management/dc-dc-power-conversion/converters/ncp3284?_ga=2.122705675.1415460759.1664679204-318275968.1664679204

　　── 開箱

登登！首先是寄來時最初收到的盒子，外盒上印製標籤的型號 NCP3284GEVB，就是今天本文的主角 ( EVB ) 啦！

打開盒子，可以看到整個空間利用採精簡樸實包裝，不會有過多的包材空間浪費與鬆散搖晃情形發生。

很值得讚許，愛護地球做環保的廠商，符合現代 ESG 永續經營的理念 ~

將整個取出來後，可以看到清爽簡明的聲明書，和用了靜電袋包覆的 EVM Board，接著就一一詳細的來介紹囉~ !

首先，左上是聲明書正面和左下是翻拍的聲明書背面，右側則為整套的 NCP3284GEVB Evaluation Board。

而聲明書則是純原文敘述唷，詳細陳述內容需看內頁說明會比較清楚。關於 EVM Board 相關文件及開發工具，廠商倒是沒像早期還會附上一光碟片 ( 落實愛地球做環保~ )；初次使用時，記得要在有網路的環境下，去官網下載最新工具文件的版本才好。下方附上官方所公開的文件連結：

onsemi NCP3284/A 官方網站 - - 相關資料下載處

聲明書內頁的詳細陳述內容。

PS: 若外語能力有限的設計者，確實這段內文會讓人想忽略，期待廠商在文件內容上的傳遞，能更擴及版圖到多國語言囉，畢竟咱們中文是全球第二大語系哩 !

經初步說明完之後，拿掉包覆在 EVM Board 的靜電外袋，緊接著取出我們今日的主角 “實體評估暨開發驗證板” !! 登登~~

哇 !! 好特別.. 在取出板子時，陣陣撲鼻而來新品中帶有清新芬芳的香氣；當中我們就能輕易發現到在正面的唯一一顆核心 IC 主角啦。

同時，在我們拿開保護袋後，大氣映入眼簾，即刻感受到整體 PCB 板上的零件擺放配置得俐落整齊，以及 Layout 佈局上的排列是非常得漂亮有邏輯，能先來跟配置在上面的主角 NCP3284/A ( U17 ) IC 作一下設計察看。以這塊評估板面積的 PCB 尺寸大小來說，真的不至於太小片而讓 ”人” 嚐盡苦頭，畢竟人眼可不是攝像頭，加上採用了綠色漆底塗層作為基調，整體視覺上的感受，就不會讓人實驗不久後雙眼感到疲勞；對於，實際操作者在實驗上，可說是一大貼心加分、輕鬆無負擔呢~ !

接著，能觀察到在板邊兩側上的電源輸入 "VDC_IN" ( J71/J74 ) & "+5V_IN" ( J73 ) 與負載輸出 "VCCU" ( J69/J70 )，則是採用便利的螺絲端子台接法，在實際安裝操作電源覽線上，將快速便捷了許多。所以，就算要拿來放進可程式恆溫恆濕試驗機 ( Chamber ) 進行模擬測試，也不會讓人惱於在配置，或是拉線焊接上的困擾。

從側面看過去的樣子，+5V 多芯線在插拔式接線座孔時，與端子台鎖上電源纜線端的 Y 型或 R 型接頭時，二種連接器在間隙幅度上都能滿足，也能扎實將纜線牢固拴緊而不浮接。

而在另一側 PCB 板邊上的開關 "VTT_EN" ( SW3 ) 及跨接器 Jumper ( J78 )，則分別能各自設定 IC Enable 的控制方式；所以，也便於實驗中無需再經由烙鐵焊接，直接能以手動撥檔的方式來操控。

PCB 板正面右上方的塔型端子則是用來取得相關控制信號用的連接座，其中這部分的信號源包含了 SVID 在內的 ( ALERT#、CLK、DATA )，以及 PGOOD、VCC、VDRV、GL 等，共計採用了 7 顆獨立塔型端子的接頭。除了，共有 PGOOD、VCC、VDRV、GL 在內的信號外，另外 3 個SVID信號則分屬於同系列但不同料號 ( NC3285/A )，以因應能支援在 Intel VR13 and VR13.HC SVID 的設計需求。

背面 PCB 看過去的樣子，相關周邊邏輯閘的控制晶片、LDO、MOSFET 等元件，都安排集中在背面的左側及下方兩區塊來做分佈。

將依序，從左側區塊，由上而下為 OR Gate ( U15 ) + NAND Gate ( U14 ) for NCP3284/A ( U17 ) Enable 開關控制的功能；以及，下方區塊，由左而右，分別是 1.0V_VccIO LDO ( U13 ) for SVID & N-CH MOSFET ( Q41 ) for PGOOD 功能指示燈。

接下來，回到正面 PCB 板的主題上，讓我們來瞧瞧核心主角 "NCP3284/A" 與周邊元件實際的分佈情形啦~

附帶一提：從規格書裡能發現到，由典型的應用線路上來看，就能得知線路架構有分成兩種模式來運行；其一 ( 如圖1. ) 採取了 IC 內部本身 LDO 輸出電壓供應給 VCC，其二是 ( 如圖2. ) 則需為透過外部電源輸入 +5Vin 的方式供給 VCC 運作。

實際在評估板上的線路，廠商事先將預設成 ( 如圖1. ) 的架構模型；而 ( 如圖2. ) 線路上的零件 ( R283/R281 ) 則為 DNP 預留無上件。

接著能發現到在設計這套評估板時，廠商在最初的規劃構想上，是將 Layout 佈局設計成能 Co-lay 的型式，以達到能同時兼容於相同系列的產品 ( NCP3285/A )；不得不說這 onsemi 廠商可真設想週全，一來在共用上既不會造成額外的成本增加，二來也不會製造更多對環境的危害，徒增不必要的垃圾，可真是 ESG 典範中的優良廠商唷~ !

回到主題上，因手上這片是道道地地的 ( NCP3284/A ) 評估板，所以廠商配上的 IC 料件，當然也就是這顆 ( NCP3284/A ) 囉~ 對照下，能看到 PCB 板上的這 SVID 在內 ( ALERT#、CLK、DATA ) 3 支接腳的零件 ( R342/R344/R343 ) 都是預設成 DNP 預留無上件的狀態。一旦，日後有需要用到附帶 SVID 介面的設計需求時，只需更換上 ( NCP3285/A ) 這顆 IC 就行了唷。

緊接著；初次接觸到這套評估板時，記得先去廠商的官網下載最新版本的設計輔助工具喔，不論是在 PC 或是 MAC 的系統上，都得先安裝上 Microsoft Office Excel 的應用程式，以便接下來開起廠商所提供的NCP3284 DESIGN AID 設計檔唷。

onsemi "NCP3284/A" 官方網頁 //

https://www.onsemi.com/products/power-management/dc-dc-power-conversion/converters/ncp3284

官網 "NCP3284 DESIGN AID" 設計檔下載 //

https://www.onsemi.com/download/design-development-tools/xlsm/ncp3284%20design%20aid.xlsm

安裝好 Excel 應用程式後，就可以開啟關於 NCP3284 DESIGN AID 的設計輔助檔，程式介面簡單俐落一目了然，共區分六大類的表單資訊欄來填入，同時各欄位旁也都有清楚的備註資訊，這點不得不誇讚一下，onsemi 廠商真是相當的貼心~ !

在第一項「Operation Mode & Parameters」裡，可以設定關於 NCP3284/A：工作頻率、運作模式 ( FCCM 或 Auto DCM/CCM )、緩啟動時間，及保護模式 ( Latch Off 或 Hiccup )。

第二項「Input Voltage UVLO & Enable」則是需設定：輸入電壓、Enable 啟動是否附帶輸入電壓 UVLO ( Under Voltage Look Out ) 的功能設置效果，也可以將其功能勾選不啟用「No」，便能關掉令人困擾稍有電源不穩時的過度保護反應了。

第三項「Outut Voltage, Soft Start」能夠設定關於 NCP3284/A：輸出電壓，和顯示 Tss & Tpowerup 的起動時間。

第四項「Inductor Current & Output Current」裡，則是需要設定關於 NCP3284/A：電感 Peak to Peak 漣波電流、輸出電流大小限制，和顯示在正常運作及緩起動下的最大容許電流。

第五項「Output Filter」則是需要設定：電感係數 ( L & DCR )、電容係數 Bulk Cap + MLCC Cap ( C & ESR & ESL )，和總計的電容數量。

到了最後一項，在第六項「Compensation & Bode Plot」裡，則是需要設定當電源正常運作下，IC 內部所對應輸出電壓與補償的反饋範圍；以及顯示在閉迴路頻帶上，極點和零點穩定度於波德圖相位邊限裡的質量 ( Close Loop Bandwidth & Phase Margin )。於此，如果覺得相位邊限 Phase Margin 的位置跟實際所預期的質量角度有落差，則可經由「Vout Sense & Compensation Network」這裡，去校正一下所期望補償的相位角，依照欄位 ( Rfb1、Rfb2、Rfb3、Cfb ) 來做校正補償。有了精準的穩定度補償，就能讓整個電源系統品質更佳的穩定可靠，如同使用最佳化的 COT 電源架構般穩定自然哩~ !