LM3481 SEPIC 評估板：功能、特性與使用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源轉(zhuǎn)換器的性能和穩(wěn)定性至關(guān)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(shè)計工程師提供了一個功能完備的電源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)頻率設(shè)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(guān)頻率：500kHz
• 負(fù)載調(diào)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(guān)頻率：500kHz
• 負(fù)載調(diào)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(shè)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(fù)輸出連接到輸入 GND 端子 P2。
2. 將具有 3A 能力的負(fù)載連接到 (V_{OUT}) 端子 P3 和 GND 端子 P4。
3. 若要將輸出電壓設(shè)置為 5V，J2 跳線應(yīng)斷開；若需要 12V 輸出電壓，J2 跳線應(yīng)閉合。
4. 在無負(fù)載的情況下將 (V_{IN}) 設(shè)置為 12V，然后打開輸入電源。施加輸入電壓后，輸出電壓應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。
5. 調(diào)整輸入電壓和負(fù)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(shè)置，這可能會導(dǎo)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(shè)置為 12V，斷開跳線則設(shè)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(guān)閉閾值分別設(shè)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(yīng)直接在輸出電容器 C12 的兩端（端子 P3 和 P4 之間）進(jìn)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。可以通過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(yīng)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(jìn)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(zhuǎn)換器與外部時鐘或其他固定頻率信號同步。有關(guān)設(shè)置外部時鐘的完整信息，請參閱 LM3481/LM3481Q 開關(guān)穩(wěn)壓器高效低側(cè) N 溝道控制器數(shù)據(jù)手冊（SNVS346）。

有源負(fù)載

許多恒流類型的有源負(fù)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(diào)節(jié)，應(yīng)在輸出電壓穩(wěn)定后再開啟負(fù)載。使用具有恒阻模式的有源負(fù)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(zhuǎn)換器（SEPIC）是一種 DC-DC 轉(zhuǎn)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(guān)系和操作與降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器類似。在 MOSFET 導(dǎo)通期間，(V{IN}) 電壓施加在互感上；在 MOSFET 關(guān)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?fù)湎啾?，SEPIC 具有許多優(yōu)勢。反激拓?fù)渲械墓β?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(guān)間隔產(chǎn)生大的電壓尖峰。而 SEPIC 拓?fù)渲械?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?fù)淠菢訌?fù)雜。

瞬間過載或短路保護(hù)

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(guān)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(dǎo)致 MOSFET 和二極管的結(jié)溫顯著升高，可能導(dǎo)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(shè)置程序。對于完整的電路設(shè)計信息，請參閱 LM3481/LM3481Q 開關(guān)穩(wěn)壓器高效低側(cè) 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(shè)計對于保證電路的性能和穩(wěn)定性至關(guān)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(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求進(jìn)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。