深入剖析LM25011評(píng)估板：設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一款性能優(yōu)良的評(píng)估板能為工程師提供極大的便利。今天，我們就來(lái)深入了解德州儀器（Texas Instruments）的LM25011評(píng)估板，看看它能為我們帶來(lái)哪些驚喜。

文件下載：LM25011MY-EVAL/NOPB.pdf

評(píng)估板概述

LM25011評(píng)估板為設(shè)計(jì)工程師提供了一個(gè)功能完備的降壓調(diào)節(jié)器，采用恒定導(dǎo)通時(shí)間（COT）工作原理。它能在8V至42V的輸入電壓范圍內(nèi)提供5V輸出，最大負(fù)載電流可達(dá)1.5A，電流限制設(shè)定在標(biāo)稱(chēng)值1.75A。以下是該評(píng)估板的主要規(guī)格：

• 輸入電壓：8V - 42V
• 輸出電壓：5.02V
• 最大負(fù)載電流：1.5A
• 最小負(fù)載電流：0A
• 電流限制：約1.75A
• 測(cè)量效率：在 (V{IN }=8 ~V) 、 (I{OUT }=300 ~mA) 時(shí)為94.1%
• 標(biāo)稱(chēng)開(kāi)關(guān)頻率：750 kHz
• 尺寸：2.6英寸 x 1.6英寸

工作原理

評(píng)估板的導(dǎo)通時(shí)間由R1和 (V{IN}) 決定，計(jì)算公式為： [t{ON}=frac{4.1 × 10^{-11} times(R 1+500 Omega)}{V{BN}-0.6 V}+15 ns] 導(dǎo)通時(shí)間在 (V{IN}=8 ~V) 時(shí)約為893 ns，在 (V{IN}=42 ~V) 時(shí)約為172 ns，且與 (V{IN}) 成反比，以保持近乎恒定的開(kāi)關(guān)頻率。每個(gè)導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束后，最小關(guān)斷定時(shí)器確保降壓開(kāi)關(guān)至少關(guān)斷150 ns。在關(guān)斷期間，負(fù)載電流由輸出電容（C6）提供。當(dāng)輸出電壓下降到使FB引腳電壓低于2.51V時(shí)，調(diào)節(jié)比較器啟動(dòng)新的導(dǎo)通時(shí)間周期。

設(shè)計(jì)與使用注意事項(xiàng)

布局與探測(cè)

在給評(píng)估板供電時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

• 當(dāng)在高輸入電壓和高負(fù)載電流下工作時(shí)，可能需要強(qiáng)制空氣流動(dòng)，因?yàn)榇藭r(shí)LM25011和二極管D1可能會(huì)發(fā)熱。
• 在高輸入電壓下探測(cè)電路時(shí)要格外小心，以防止受傷和對(duì)電路造成損壞。
• 在最大負(fù)載電流下，連接負(fù)載的電線尺寸和長(zhǎng)度很重要，要確保評(píng)估板與負(fù)載之間的電線沒(méi)有明顯的電壓降。

連接與啟動(dòng)

輸入連接到J1連接器，負(fù)載連接到OUT和GND端子（J2 - J5）。啟動(dòng)前，應(yīng)在輸入和輸出端子連接電壓表，用電流表或電流探頭監(jiān)測(cè)負(fù)載電流。建議將輸入電壓逐漸增加到8V，此時(shí)輸出電壓應(yīng)為5V。如果輸出電壓正確，可根據(jù)需要增加輸入電壓，但不要超過(guò)45V。

電流限制

電流限制檢測(cè)在關(guān)斷期間通過(guò)監(jiān)測(cè)外部電流檢測(cè)電阻R6兩端的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)檢測(cè)到電流限制時(shí)，若FB引腳電壓低于閾值，導(dǎo)通時(shí)間會(huì)減少約40%。評(píng)估板的電流限制閾值設(shè)定為1.73A，可通過(guò)更換檢測(cè)電阻R6來(lái)改變電流限制閾值，計(jì)算公式為： [R 6=frac{130 mV}{I_{LM}}] 同時(shí)，要考慮數(shù)據(jù)手冊(cè)中電流限制閾值電壓的最小值和最大值，確保在最大正常負(fù)載電流下不會(huì)觸發(fā)電流限制檢測(cè)，且最大正常負(fù)載電流不得超過(guò)2A。

紋波要求

LM25011要求CS引腳處的紋波電壓至少為10 mVp-p，該紋波電壓由關(guān)斷期間通過(guò)R6的遞減再循環(huán)電流（電感器的紋波電流）產(chǎn)生。紋波電壓計(jì)算公式為： [V_{RIPPLE }=Delta I × R 6] 其中， (Delta I) 是電感器電流紋波幅度。如果改變檢測(cè)電阻值以獲得新的電流限制閾值，需使用上述公式檢查CS引腳處是否有足夠的紋波電壓。若計(jì)算結(jié)果小于10 mV，則需減小電感器值或降低開(kāi)關(guān)頻率（通過(guò)增加R1）來(lái)增加紋波電流。

其他功能

電源良好輸出

電源良好輸出（PGD引腳）指示FB引腳電壓接近內(nèi)部2.51V參考電壓。FB引腳的上升閾值為內(nèi)部參考電壓的95%，下降閾值比上升閾值低約3.3%。要使用評(píng)估板的PGD輸出，需在TP1施加不超過(guò)7V的外部上拉電壓，電源良好狀態(tài)可在TP2獲得。

軟啟動(dòng)

軟啟動(dòng)功能允許轉(zhuǎn)換器逐漸達(dá)到穩(wěn)定工作點(diǎn)，減少啟動(dòng)應(yīng)力和電流浪涌。啟動(dòng)時(shí)，當(dāng) (V_{IN}) 達(dá)到欠壓鎖定閾值，內(nèi)部10 μA電流源將SS引腳處的外部電容充電至2.51V，SS引腳的斜坡電壓以可控方式使調(diào)節(jié)比較器的同相輸入和輸出電壓斜坡上升。軟啟動(dòng)時(shí)間約為5 ms，可通過(guò)更換C3來(lái)改變軟啟動(dòng)時(shí)間。

關(guān)機(jī)功能

可通過(guò)將評(píng)估板上TP3處的SS引腳接地來(lái)遠(yuǎn)程關(guān)閉LM25011，釋放該引腳可恢復(fù)正常操作。

跟蹤功能

將控制電壓施加到評(píng)估板TP3處的SS引腳，可將LM25011用作跟蹤調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器的輸出電壓跟蹤施加的電壓，放大倍數(shù)為反饋電阻的比值。施加到SS引腳的電壓必須在0.5V至2.6V范圍內(nèi)，SS引腳的絕對(duì)最大額定值為3.0V，施加到SS引腳的跟蹤電壓必須限制在最大1 mA。

監(jiān)測(cè)電感電流

可通過(guò)移除R5并在R5所在的兩個(gè)大焊盤(pán)上安裝合適的電流環(huán)，使用電流探頭在示波器上監(jiān)測(cè)或查看電感器的電流，從而準(zhǔn)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(píng)估板提供了示波器探頭適配器，用于監(jiān)測(cè)SW引腳和電路輸出（ (V_{OUT}) ）的波形，避免使用探頭的接地引線拾取開(kāi)關(guān)波形的噪聲。探頭適配器適用于Tektronix P6137或類(lèi)似直徑為0.135英寸的探頭。

電路性能與典型波形

評(píng)估板的電路性能通過(guò)效率與負(fù)載電流、效率與輸入電壓、開(kāi)關(guān)頻率與輸入電壓、線路調(diào)節(jié)和負(fù)載調(diào)節(jié)等曲線來(lái)展示。同時(shí)，文檔還提供了連續(xù)導(dǎo)通模式、不連續(xù)導(dǎo)通模式、啟動(dòng)波形等典型波形，幫助工程師更好地理解評(píng)估板的工作狀態(tài)。

總結(jié)

LM25011評(píng)估板是一款功能強(qiáng)大的降壓調(diào)節(jié)器評(píng)估板，為工程師提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)來(lái)測(cè)試和驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)。在使用過(guò)程中，工程師需要注意布局、連接、電流限制、紋波要求等方面的問(wèn)題，以確保評(píng)估板的正常工作。你在使用類(lèi)似評(píng)估板時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。