深入解析LM2695評估板：設(shè)計(jì)要點(diǎn)與性能分析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理模塊的性能直接影響著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天我們要深入探討的是TI公司的LM2695評估板，它采用了恒定導(dǎo)通時間（COT）工作原理，為設(shè)計(jì)工程師提供了一款功能完備的降壓調(diào)節(jié)器。

文件下載：LM2695EVAL.pdf

評估板概述

1. 基本規(guī)格

• 輸入電壓范圍：12 V - 30 V
• 輸出電壓：10 V
• 最大負(fù)載電流：1.0 A
• 最小負(fù)載電流：0 A
• 電流限制：1.3 A
• 測量效率：在 (V{IN}=12 V)、(I{OUT }=300 mA) 時達(dá)到96.3%
• 標(biāo)稱開關(guān)頻率：380 kHz
• 尺寸：2.25 in. x 0.88 in. x 0.47 in

評估板除R5、C8和C11外，已安裝所有外部組件。這些組件可用于改變電流限制閾值和管理輸出紋波。

2. 工作原理

評估板的導(dǎo)通時間 (t{ON}) 由公式 [t{ON}=frac{1.3 × 10^{-10} × R 1}{V{IN}} ] 決定，其導(dǎo)通時間從 (V{IN}=12 V) 時的約2300 ns到 (V_{IN}=30 V) 時的約900 ns，與輸入電壓成反比，以保持近乎恒定的開關(guān)頻率。在每個導(dǎo)通時間結(jié)束時，最小關(guān)斷定時器確保降壓開關(guān)至少關(guān)斷250 ns。當(dāng)輸出電壓下降，使FB引腳電壓低于2.5 V時，調(diào)節(jié)比較器啟動新的導(dǎo)通時間周期。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的固定頻率操作，F(xiàn)B引腳需要約25 mV的紋波來切換調(diào)節(jié)比較器。

評估板使用注意事項(xiàng)

1. 布局與探測

• 散熱問題：在高輸入電壓和高負(fù)載電流下運(yùn)行時，建議使用強(qiáng)制氣流散熱，因?yàn)長M2695和二極管D1可能會發(fā)熱。
• 探測安全：在高輸入電壓下探測電路時要格外小心，防止受傷和電路損壞。
• 負(fù)載連接：在最大負(fù)載電流（1A）下，連接負(fù)載的電線尺寸和長度很重要，要確保評估板與負(fù)載之間的電線沒有明顯的電壓降。

2. 連接與啟動

輸入連接到J1連接器，負(fù)載通常連接到J3連接器的OUT1和GND端子。啟動前，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)測負(fù)載電流。建議將輸入電壓逐漸增加到12 V，此時輸出電壓應(yīng)為10 V。若輸出電壓正確，可根據(jù)需要增加輸入電壓并評估電路。

輸出紋波控制

LM2695的FB引腳需要至少25 mVp-p的紋波，且與SW引腳的開關(guān)波形同相，以確保正常運(yùn)行。評估板提供了幾種控制輸出紋波的配置：

1. 最小輸出紋波配置

通過將R4設(shè)置為0 Ω，并使用OUT1組件R6、C9和C10，可實(shí)現(xiàn)最小紋波。輸出紋波主要由輸出電容（C7）的ESR和電感的紋波電流決定，范圍從 (V{IN}=12 V) 時的3mVp-p到 (V{IN}=30 V) 時的8 mVp-p。FB引腳所需的紋波電壓由R6、C9和C10產(chǎn)生。

2. 中間紋波水平配置

該配置比最小紋波配置產(chǎn)生更多的紋波，但使用的電容更少。使用R4和C8代替R6、C9和C10，C8的最小值由公式 [C 8=frac{ t_{ON(max )}}{(R 2 / / R 3)} ] 計(jì)算得出。輸出紋波范圍為27 mVp-p到105 mVp-p。

3. 最低成本配置

該配置與中間紋波水平配置類似，但不使用C8。R4選擇為在OUT1產(chǎn)生100 mV的紋波，輸出紋波范圍為約110 mVp-p到約420 mVp-p。如果應(yīng)用能夠容忍這種紋波水平，這是最經(jīng)濟(jì)的解決方案。

4. 替代最低成本配置

通過將負(fù)載連接到V (OUT2) ，可獲得低紋波輸出。但由于R4會略微降低負(fù)載調(diào)節(jié)性能，這種方法適用于負(fù)載電流相對恒定的應(yīng)用。

增加電流限制

當(dāng)最大負(fù)載電流下電感電流的較低峰值（(I{PK-})）超過1.0A時，需要在SGND和ISEN之間添加電阻R5來增加電流限制閾值。(I{PK-}) 由公式 [I{PK-}=frac{I{O(max )} × R{S} timesleft(V{IN(max )}-V{OUT }right)}{(R 5+0.11 Omega) × V{IN(max )}} ] 計(jì)算得出，R5由公式 [R{5}=frac{1.0 A × 0.11 Omega}{I{PK-}-1.0 A} ] 計(jì)算得出。添加R5后，需要檢查平均和峰值電流值，確保不超過LM2695的限制。

最小負(fù)載電流

LM2695需要約500 μA的最小負(fù)載電流，以確保升壓電容（C6）在每個關(guān)斷時間內(nèi)得到充分充電。在評估板中，最小負(fù)載電流由反饋電阻（R2、R3）提供，使OUT1（或OUT2）的最小負(fù)載電流可指定為零。

電路性能與PCB布局

評估板還提供了效率與負(fù)載電流、效率與輸入電壓、輸出電壓紋波、開關(guān)頻率與負(fù)載電流等性能曲線，幫助工程師全面了解電路性能。同時，文檔中還展示了評估板的PCB布局，包括絲印、頂層和底層的視圖，為工程師的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了參考。

總的來說，LM2695評估板為工程師提供了一個方便的平臺，用于測試和評估LM2695降壓調(diào)節(jié)器的性能。通過合理選擇組件和配置，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求優(yōu)化輸出紋波和電流限制，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源管理。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(yàn)。