LM3481 SEPIC 評估板：功能、特性與使用指南

在電子設計領域，電源轉換器的性能和穩(wěn)定性至關重要。今天，我們將深入探討德州儀器（Texas Instruments）的 LM3481 SEPIC 評估板，它為設計工程師提供了一個功能完備的電源轉換解決方案。

文件下載：LM3481SEPICEVAL/NOPB.pdf

評估板概述

LM3481 SEPIC 評估板旨在為工程師提供一個具有兩種輸出電壓選項的全功能電源轉換器解決方案。它可以產(chǎn)生可選的 12V/1.25A 或 5V/3A 輸出電壓，開關頻率設定為 500kHz。印刷電路板由兩層 FR4 材料制成，兩層均采用 2 盎司銅。

該評估板的性能表現(xiàn)如下：

5V 輸出電壓選項

• 輸入電壓范圍：4.5V 至 25V
• 輸出電壓：5V ± 2%
• 輸出電流：0A 至 3A
• 開關頻率：500kHz
• 負載調節(jié)率：0.1%
• 板尺寸：2.4 x 1.8 英寸

12V 輸出電壓選項

• 輸入電壓范圍：4.5V 至 18V
• 輸出電壓：12V ± 2%
• 輸出電流：0A 至 1.25A
• 開關頻率：500kHz
• 負載調節(jié)率：0.1%
• 板尺寸：2.4 x 1.8 英寸

供電與加載注意事項

快速設置步驟

1. 使用至少具有 5A 電流能力的輸入電源。將電源的正輸出連接到 (V_{IN}) 端子 P1，負輸出連接到輸入 GND 端子 P2。
2. 將具有 3A 能力的負載連接到 (V_{OUT}) 端子 P3 和 GND 端子 P4。
3. 若要將輸出電壓設置為 5V，J2 跳線應斷開；若需要 12V 輸出電壓，J2 跳線應閉合。
4. 在無負載的情況下將 (V_{IN}) 設置為 12V，然后打開輸入電源。施加輸入電壓后，輸出電壓應處于穩(wěn)定狀態(tài)。
5. 調整輸入電壓和負載電流，使其處于上述規(guī)定范圍內(nèi)。

注意事項

不要在板通電時更改跳線設置，這可能會導致電路故障或損壞。

評估板配置

輸出電壓選項

評估板上提供了一個跳線，用于選擇 12V 或 5V 的輸出電壓選項。短接跳線可將輸出電壓設置為 12V，斷開跳線則設置為 5V。

欠壓鎖定（UVLO）

LM3481 評估板通過一個電阻分壓器連接到 UVLO 引腳，將開啟和關閉閾值分別設置為 4.25V 和 4.05V。板上還有一個跳線 J1，提供“啟用”功能。如果跳線斷開，板將不會產(chǎn)生輸出電壓。

輸出電壓紋波測量

輸出電壓紋波測量應直接在輸出電容器 C12 的兩端（端子 P3 和 P4 之間）進行。為了減少測量中的噪聲，必須盡量減小示波器探頭尖端與接地引線之間的環(huán)路面積?？梢酝ㄟ^移除探頭的彈簧尖端和接地引線，然后用裸線纏繞示波器探頭軸來實現(xiàn)。裸線應與探頭軸接觸，作為探頭的接地引線。將裸線連接到電容器的接地端，探頭尖端連接到電容器的正端，即可進行測量。

外部時鐘同步

評估板上提供了一個 SYNC 端子，用于將轉換器與外部時鐘或其他固定頻率信號同步。有關設置外部時鐘的完整信息，請參閱 LM3481/LM3481Q 開關穩(wěn)壓器高效低側 N 溝道控制器數(shù)據(jù)手冊（SNVS346）。

有源負載

許多恒流類型的有源負載在啟動時可能會出現(xiàn)初始短路情況，并且這種短路狀態(tài)會持續(xù)超過正常的軟啟動周期。為避免在啟動期間電流限制時輸出電壓失去調節(jié)，應在輸出電壓穩(wěn)定后再開啟負載。使用具有恒阻模式的有源負載可以避免這種啟動時序問題。

SEPIC 操作與優(yōu)勢

單端初級電感轉換器（SEPIC）是一種 DC-DC 轉換器，允許輸出電壓高于或低于輸入電壓。SEPIC 電容器充電至大約 (V{IN}) 的電壓電位，該電容器作為交流短路，使電感器的兩個線圈并聯(lián)。占空比關系和操作與降壓 - 升壓轉換器類似。在 MOSFET 導通期間，(V{IN}) 電壓施加在互感上；在 MOSFET 關斷期間，互感電壓升至 (V{OUT})，刷新輸出電容器上的電荷。由于 SEPIC 電容器充電至 (V{IN})，MOSFET 兩端的電壓為 (V{IN}+V{OUT})，通過 MOSFET 的電流為 (I{IN}+I{OUT})。

與反相降壓 - 升壓和反激拓撲相比，SEPIC 具有許多優(yōu)勢。反激拓撲中的功率 MOSFET 和二極管電壓未被鉗位，很大程度上取決于變壓器漏電感和雜散電容，這會在開關間隔產(chǎn)生大的電壓尖峰。而 SEPIC 拓撲中的 MOSFET 和二極管由輸出和隔直電容器鉗位，因此電路振鈴很小。此外，SEPIC 具有公共接地，這使得輸入和輸出電壓感測非常容易，不像降壓 - 升壓拓撲那樣復雜。

瞬間過載或短路保護

在過載或短路事件發(fā)生時，感測電阻兩端的電壓會超過 220mV，從而激活短路電流限制，并在事件存在期間將開關頻率降低 8 倍。如果過載/短路事件持續(xù)時間較長，大電流會導致 MOSFET 和二極管的結溫顯著升高，可能導致熱故障。

典型性能特性與電路信息

評估板文檔中包含評估板原理圖、物料清單（BOM）以及快速設置程序。對于完整的電路設計信息，請參閱 LM3481/LM3481Q 開關穩(wěn)壓器高效低側 N 溝道控制器數(shù)據(jù)手冊（SNVS346）。

物料清單（BOM）

PCB 布局

評估板的 PCB 布局包括頂層組件和覆蓋層、頂層銅層、底層覆蓋層和底層銅層等信息，這些布局設計對于保證電路的性能和穩(wěn)定性至關重要。

通過以上介紹，相信大家對 LM3481 SEPIC 評估板有了更深入的了解。在實際應用中，工程師們可以根據(jù)具體需求進行靈活配置和優(yōu)化。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)驗和見解。