探索LM25017評估板:高效降壓調(diào)節(jié)器的實踐之旅
在電子工程師的日常工作中,評估板是探索和驗證電路設(shè)計的重要工具。今天咱們就來深入了解一下LM25017評估板,這可是一款采用恒定導(dǎo)通時間(COT)工作原理的功能完備的降壓調(diào)節(jié)器。
文件下載:LM25017MR-EVM.pdf
評估板概述
基本規(guī)格
| LM25017評估板能在12.5V至48V的輸入范圍內(nèi)提供10V的輸出,輸出電流可達650mA,標(biāo)稱開關(guān)頻率約為480kHz。在輸入電壓為15V、輸出電流為500mA的情況下,實測效率能達到90.1%。板子尺寸為2.3英寸×1.4英寸,整體規(guī)格相當(dāng)出色。 | 參數(shù) | 詳情 |
|---|---|---|
| 輸入范圍 | 12.5V - 48V | |
| 輸出電壓 | 10V | |
| 輸出電流 | 650mA | |
| 標(biāo)稱開關(guān)頻率 | ~480kHz | |
| 實測效率(500mA,(V_{IN}=15V)) | 90.1% | |
| 板子尺寸 | 2.3英寸×1.4英寸 |
工作原理
其工作原理基于公式(T{ON}=frac{10^{-10} × R 2}{ V{IN}}),在電路處于調(diào)節(jié)狀態(tài)時,降壓開關(guān)每個周期的導(dǎo)通時間由R3和(V_{IN})決定。導(dǎo)通時間在輸入電壓為12V時為1.95μs,在輸入電壓為48V時為435ns,且導(dǎo)通時間與輸入電壓成反比。每個導(dǎo)通時間結(jié)束后,降壓開關(guān)至少關(guān)斷144ns,正常工作時關(guān)斷時間會更長。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1.225V時,調(diào)節(jié)比較器會啟動新的導(dǎo)通時間周期。要實現(xiàn)穩(wěn)定的固定頻率運行,F(xiàn)B引腳需要至少25mV的紋波來切換調(diào)節(jié)比較器。
關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置
UVLO設(shè)置
UVLO(欠壓鎖定)電阻(R1、R7)的選擇依據(jù)公式(V{IN (UVLO,fixing) }=1.225 V timesleft(frac{R{1}}{R{7}}+1right))。在這塊評估板上,(R 1 = 127kΩ),(R 7 = 14.0kΩ),這使得UVLO上升閾值為(V{IN}=12V),滯回電壓為2.5V。
紋波配置
| LM25017作為COT降壓調(diào)節(jié)器,反饋(FB)節(jié)點需要足夠的紋波。常用的紋波生成方法有三種,評估板默認(rèn)采用最小紋波配置(Type 3),不過也可以按照表格中的建議修改為Type 1或Type 2。 | 配置類型 | 配置詳情 |
|---|---|---|
| Type 1最低成本配置 | R5、C4、C7開路。選擇R4:(V{REF} 25 mV R4 > ? I{L (MIN)} V_{OUT}) | |
| Type 2降低紋波配置 | R5開路,C4 = 0Ω。選擇R4和C7:(C7 5 R4 > g_{SW} (R 3 | R 6 ) > ? I_{L} 25 mV) |
| Type 3最小紋波配置 | R4 = 0Ω。選擇R5、C4和C7:(R5 x C4 (V{IN(MIN)} ± V{OUT})T_{ON}),(C7 = 100 nF),(C4 = 3300 pF),(25 mV) |
硬件連接與啟動
輸入連接到J2,負(fù)載連接到J1。要確保電線尺寸能滿足預(yù)期負(fù)載電流的要求。啟動前,需在輸入和輸出端子連接電壓表,用電流表或電流探頭監(jiān)測負(fù)載電流。建議將輸入電壓逐漸增加到12V,此時輸出電壓應(yīng)為10V。若輸出電壓正確,可按需增加輸入電壓并開始評估電路,但要注意輸入電壓(J2)不要超過48V。
物料清單(BOM)
| 評估板的物料清單涵蓋了各種電容、電阻、二極管、電感和集成電路等元件,每個元件都有明確的參數(shù)和制造商信息。 | 設(shè)計編號 | 值 | 描述 | 封裝參考 | 零件編號 | 制造商 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C1 | 0.01uF | 陶瓷電容,0.01uF,16V,±10%,X7R,0603 | GRM188R71C103KA01 D | 村田 | ||
| C2 | 2.2uF | 陶瓷電容,2.2uF,50V,+10/%,X7R,1206 | 1206 | GRM31CR71H225KA88 L | 村田 | |
| C3 | 0.47uF | 陶瓷電容,0.47uF,50V,+10/%,X7R,0805 | 0805 | GRM21BR71H474KA88 L | 村田 | |
| C4 | 3300pF | 陶瓷電容,3300pF,50V,+10/%,X7R,0603 | 0603 | C0603C332K5RACTU | 基美 | |
| C5 | 1uF | 陶瓷電容,1uF,25V,+10/%,X7R,0603 | 0603 | GRM188R71E105KA12 D | 村田 | |
| C6 | 10uF | 陶瓷電容,10uF,16V,+20/%,X7R,1206 | 1206 | C3216X7R1C106M | TDK | |
| C7 | 0.1uF | 陶瓷電容,0.1uF,100V,+10/%,X7R,0603 | 0603 | GRM188R72A104KA35 D | 村田 | |
| D1 | 0.65V | 肖特基二極管,40V,0.35A,SOD - 523 | SOD - 523 | ZHCS350TA | Diodes Inc. | |
| L1 | 220uH | 功率電感,220uH,1A,SMD | 10mm x 10mm | 7447714221 | 威世 | |
| R1 | 127k | 電阻,127kΩ,1%,0.1W,0603 | 0603 | CRCW0603127KFKEA | 威世 - 達勒 | |
| R2 | 237k | 電阻,237kΩ,1%,0.1W,0603 | 0603 | CRCW0603237KFKEA | 威世 - 達勒 | |
| R3 | 6.98k | 電阻,6.98kΩ,1%,0.1W,0603 | 0603 | CRCW06036K98FKEA | 威世 - 達勒 | |
| R4 | 0 | 電阻,0Ω,5%,0.125W,0805 | 0805 | CRCW08050000Z0EA | 威世 - 達勒 | |
| R5 | 46.4k | 電阻,46.4kΩ,1%,0.1W,0603 | 0603 | CRCW060346K4FKEA | 威世 - 達勒 | |
| R6 | 1.00k | 電阻,1.00kΩ,1%,0.1W,0603 | 0603 | CRCW06031K00FKEA | 威世 - 達勒 | |
| R7 | 14.0k | 電阻,14.0kΩ,1%,0.1W,0603 | 0603 | CRCW060314K0FKEA | 威世 - 達勒 | |
| U1 | 48V,650mA恒定導(dǎo)通時間同步降壓調(diào)節(jié)器 | SO - 8 PowerPAD | LM25017MRE/NOPB | 德州儀器 |
性能曲線與電路板布局
評估板提供了效率與負(fù)載電流、頻率與輸入電壓的性能曲線,以及典型的開關(guān)波形圖。同時,還展示了電路板的頂層絲印、頂層銅層和底層銅層布局,這些信息對于理解評估板的性能和進行后續(xù)設(shè)計優(yōu)化非常有幫助。
使用注意事項
適用范圍
該評估板僅適用于產(chǎn)品或軟件開發(fā)人員在研發(fā)環(huán)境中對德州儀器半導(dǎo)體產(chǎn)品進行可行性評估、實驗或科學(xué)分析,不能直接或間接組裝到任何成品中,也不適合消費者或家庭使用。
保修條款
德州儀器對評估板提供90天的有限保修,但對于因疏忽、濫用、不當(dāng)安裝或測試等非德州儀器原因造成的缺陷,以及用戶自行修改的評估板,德州儀器不承擔(dān)責(zé)任。如果評估板不符合保修條件,德州儀器的責(zé)任僅限于維修、更換或提供信用額度。
法規(guī)注意事項
不同國家和地區(qū)對評估板的使用有不同的法規(guī)要求。在美國,未獲得FCC批準(zhǔn)的評估板不能直接銷售或上市,必須先獲得相關(guān)授權(quán);標(biāo)注FCC - PART 15合規(guī)的評估板需要遵守特定的操作條件。在加拿大,帶有無線電發(fā)射器或可拆卸天線的評估板需要符合Industry Canada的相關(guān)規(guī)定。在日本,使用未獲得日本無線電法技術(shù)法規(guī)認(rèn)證的評估板需要遵循特定的使用條件,否則可能會受到處罰。
使用限制和警告
評估板不能用于功能安全和安全關(guān)鍵評估,用戶在使用前必須閱讀并遵守用戶指南和相關(guān)文檔中的警告和限制。操作時要在推薦的規(guī)格和環(huán)境條件下進行,避免超出性能額定值,以免造成人身傷害或財產(chǎn)損失。此外,評估板僅適用于專業(yè)電子專家,用戶要對評估板的正確和安全使用負(fù)責(zé)。
LM25017評估板為電子工程師提供了一個便捷的平臺來探索和驗證降壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計。通過了解其工作原理、參數(shù)設(shè)置、硬件連接和使用注意事項,工程師們可以更好地利用這款評估板進行電路設(shè)計和優(yōu)化。大家在實際使用過程中有沒有遇到過類似評估板的問題呢?歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。
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