AN-1933 LM25085A評估板：設(shè)計與應(yīng)用全解析

在電子工程師的日常工作中，評估板是驗證電路設(shè)計和性能的重要工具。今天，我們就來深入探討一下AN - 1933 LM25085A評估板，看看它的特性、工作原理以及實際應(yīng)用中的注意事項。

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評估板概述

AN - 1933 LM25085A評估板為工程師提供了一個功能完備的降壓調(diào)節(jié)器。它采用了LM25085A PFET開關(guān)控制器，基于恒定導通時間（COT）工作原理。該評估板可在4.5V至24V的輸入電壓范圍內(nèi)提供1V的輸出電壓，能夠提供高達5A的負載電流，電流限制閾值約為8.2A。

主要規(guī)格參數(shù)

工作原理

導通時間計算

評估板的導通時間由R4和輸入電壓 (V{IN}) 決定，計算公式為： [t{ON}=frac{1.45 × 10^{-7} times(R 4+1.4)}{V{IN}-1.56 V+R 4 / 3167}+50 ns] 其中R4的單位為kΩ。由于Q1的導通和關(guān)斷延遲差異，SW節(jié)點（Q1、L1和D1的連接點）的導通時間比上述計算值長。Si7465 PFET的典型導通延遲為8ns，關(guān)斷延遲為65ns，導致SW節(jié)點額外增加57ns的導通時間。該評估板的SW導通時間在 (V{IN}=4.5V) 時約為1209ns，在 (V{IN}=24V) 時約為252ns。導通時間與 (V{IN}) 成反比，以保持近乎恒定的開關(guān)頻率。

關(guān)斷時間與輸出電壓調(diào)節(jié)

在關(guān)斷時間內(nèi)，負載電流由電感器和輸出電容器（C6）提供。當輸出電壓下降到使FB引腳的電壓低于參考電壓（0.9V）時，調(diào)節(jié)比較器啟動一個新的導通時間周期。為了實現(xiàn)穩(wěn)定的固定頻率操作，F(xiàn)B引腳需要至少25mV的紋波來切換調(diào)節(jié)比較器。所需的紋波由R7和C10產(chǎn)生，并通過C9提供給FB引腳。

電流限制

電流限制閾值由檢測電阻（R5）和ADJ引腳的R3設(shè)置，該評估板的電流限制閾值約為8.2A。ADJ引腳的電流源在R3上設(shè)置一個恒定電壓。當R5上的電壓超過R3上的電壓時，電流限制比較器切換以關(guān)閉Q1，并且LM25085A強制一個比正常情況更長的關(guān)斷時間。較長的關(guān)斷時間是輸入電壓 (V_{IN}) 和FB引腳電壓的函數(shù)，這是為了使電感器電流至少減少到與導通時間內(nèi)增加的電流相同的量。

板布局與探測注意事項

散熱問題

在高負載電流下運行時，可能需要強制空氣流動以防止Q1、D1和L1過熱。這些組件可能會發(fā)熱，觸摸時需小心。

高電壓探測

在高輸入電壓下探測電路時要格外小心，以防止受傷和可能對電路造成的損壞。

導線選擇

在最大負載電流（5A）下，連接電源和負載的導線尺寸和長度變得非常重要。要確保輸入電流和負載電流的導線不會有明顯的電壓降。

板連接與啟動

輸入連接到J1（+）和J2（ - ）連接器，負載連接到J3（VOUT）和J4（GND）端子。在啟動前，應(yīng)在輸入和輸出端子上連接電壓表，并使用電流表或電流探頭監(jiān)測負載電流。建議將輸入電壓逐漸增加到4.5V，此時輸出電壓應(yīng)為1V。如果輸出電壓正確，則可根據(jù)需要增加輸入電壓并進行電路評估。注意， (V_{IN}) 不要超過35V。

電流限制檢測方法

檢測電阻法

評估板默認采用檢測電阻法進行電流限制檢測。跳線A - B位于兩個跳線位置（JP1、JP2），將ADJ引腳電阻（R3）和ISEN引腳連接到檢測電阻（R5）兩端。當R5上的電壓在導通時間內(nèi)超過R3上的電壓時，電流限制比較器切換以關(guān)閉Q1。R3上的電壓由ADJ引腳的內(nèi)部40μA電流源設(shè)置。電流限制比較器切換時的電流計算公式為： [I_{CL}=40 mu A × R 3 / R 5 ] 當 (R 5 = 10mΩ) ， (R 3 = 2.05kΩ) 時，標稱電流限制閾值計算為8.2A。考慮到電感器電流波形的峰值，負載電流等于該峰值減去紋波電流幅度的一半。

Q1 (R_{DS(ON)}) 法

若要使用Q1的 (R{DS(ON)}) 進行電流限制檢測，需將JP1和JP2的跳線從A - B位置移動到B - C位置。此時，ADJ引腳電阻（R3）和ISEN引腳連接到Q1兩端。由于檢測電阻現(xiàn)在是Q1的 (R{DS(ON)}) ，需要更改R3的值。Si7465 PFET在 (V{GS}=7.7V) 時， (R{DS(ON)}) 估計為標稱57mΩ。為了實現(xiàn)與上述相同的標稱電流限制閾值（8.2A），R3計算為11.7kΩ。

輸出紋波控制

LM25085A需要FB引腳至少有25mVp - p的紋波，且與SW節(jié)點的開關(guān)波形同相，以確保正常運行。評估板提供了三種輸出紋波控制配置：

最小輸出紋波配置

該配置使用R7、C9和C10組件，使 (V_{OUT}) 的紋波最小。FB引腳所需的紋波由R7和C10產(chǎn)生，通過C9耦合到FB引腳。輸出紋波主要由輸出電容（C6）的ESR和電感器的紋波電流決定。

降低紋波水平配置

此配置使用R6和C5代替R7、C9和C10，會在 (V{OUT}) 產(chǎn)生比最小輸出紋波配置更多的紋波，但使用的電容器更少。通過計算R6和C5的值，可以將 (V{OUT}) 的紋波設(shè)置為最低25mVp - p。

最低成本配置

該配置與降低紋波水平配置類似，但去掉了C5。FB引腳的紋波由 (V_{OUT}) 的紋波通過反饋電阻（R1、R2）衰減得到。為了滿足FB引腳至少25mVp - p的紋波要求，需要選擇合適的R6值。

其他功能

電感器電流監(jiān)測

可以使用電流探頭監(jiān)測電感器的電流。通過移除WIRE LOOP焊盤上的跳線，并在焊盤上安裝合適的電流環(huán)，可以準確確定電感器的紋波電流和峰值電流。

示波器探頭適配器

評估板提供了示波器探頭適配器，用于監(jiān)測SW節(jié)點和電路輸出（ (V_{out}) ）的波形，避免使用探頭的接地引線拾取開關(guān)波形的噪聲。

總結(jié)

AN - 1933 LM25085A評估板是一款功能強大的降壓調(diào)節(jié)器評估工具，具有多種可配置的特性和功能。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求選擇合適的電流限制檢測方法和輸出紋波控制配置。同時，要注意板布局、連接和啟動過程中的注意事項，以確保電路的穩(wěn)定運行。你在使用類似評估板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。