探索LM34923評估板：設(shè)計與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，評估板是工程師驗證和測試新器件性能的重要工具。今天，我們將深入探討TI公司的LM34923評估板，它為設(shè)計工程師提供了一個功能完備的降壓調(diào)節(jié)器解決方案。

文件下載：LM34923EVAL/NOPB.pdf

評估板概述

LM34923評估板采用恒定導通時間（COT）工作原理，在6V至75V的輸入電壓范圍內(nèi)提供5V輸出，最大負載電流可達500mA，電流限制標稱值為1A。其主要規(guī)格如下：

• 輸入電壓：6V - 75V
• 輸出電壓：5V
• 最大負載電流：500mA
• 最小負載電流：0A
• 電流限制：1A（標稱）
• 測量效率：在 (V{IN}=6V) 、 (I{OUT}=100mA) 時為94.75%
• 標稱開關(guān)頻率：200kHz
• 尺寸：2.6英寸 x 1.6英寸

工作原理

評估板的降壓開關(guān)導通時間由R1和輸入電壓 (V{IN}) 決定，計算公式為： [t{on}=frac{V{IN}-0.5V}{1.25times10^{-10}times(R1 + 500Omega)}+30ns] 導通時間在 (V{IN}=6V) 時約為4.38μs，在 (V{IN}=75V) 時約為351ns，且與 (V{IN}) 成反比，以保持近乎恒定的開關(guān)頻率。每個導通時間結(jié)束后，最小關(guān)斷定時器確保降壓開關(guān)至少關(guān)斷260ns。在關(guān)斷期間，負載電流由輸出電容C2提供。當輸出電壓下降到使FB引腳電壓低于2.5V時，調(diào)節(jié)比較器啟動新的導通時間周期。為了實現(xiàn)穩(wěn)定的固定頻率操作，F(xiàn)B引腳需要至少25mV的紋波來切換調(diào)節(jié)比較器。

布局與探測注意事項

在為評估板供電時，需要注意以下幾點：

• 當在高輸入電壓和高負載電流下運行時，可能需要強制空氣流動。
• 在高輸入電壓和高負載電流下運行時，LM34923可能會發(fā)熱。
• 在高輸入電壓下探測電路時要格外小心，以防止受傷和電路損壞。
• 在最大負載電流下，連接負載的電線尺寸和長度很重要，要確保評估板與負載之間的電線不會有顯著的電壓降。

連接與啟動

輸入連接到J1連接器，負載連接到J2（OUT）和J3（GND）端子。啟動前，應(yīng)將電壓表連接到輸入和輸出端子，并使用電流表或電流探頭監(jiān)測負載電流。建議逐漸將輸入電壓增加到6V，此時輸出電壓應(yīng)為5V。如果輸出電壓正確，則可根據(jù)需要增加輸入電壓，但不要超過75V。

輸出紋波控制

LM34923的FB引腳需要至少25mVp-p的紋波，且與SW引腳的開關(guān)波形同相，以確保正常工作。以下是三種不同的紋波控制配置：

選項A：最低成本配置

在這種配置中，R7與輸出電容C2串聯(lián)。由于FB引腳需要≥25mVp-p的紋波，R7的選擇應(yīng)使 (V{OUT}) 產(chǎn)生≥50mVp-p的紋波。使用1Ω的R7， (V{OUT}) 的紋波在輸入電壓范圍內(nèi)從約51mVp-p到約280mVp-p。如果應(yīng)用可以接受這種紋波水平，這是最經(jīng)濟的解決方案。

選項B：降低紋波配置

通過在R5兩端添加一個電容C8，這種配置比選項A產(chǎn)生更少的 (V{OUT}) 紋波。C8的最小值計算公式為： [C8geqfrac{3times t{on(max)}}{(R5//R6)}] 由于輸出紋波通過C8幾乎無衰減地傳遞到FB引腳，R7可以減小，使 (V{OUT}) 的最小紋波約為25mVp-p。在輸入電壓范圍內(nèi)， (V{OUT}) 的紋波從28mVp-p到159mVp-p。

選項C：最小紋波配置

為了獲得最小的 (V_{OUT}) 紋波，將R7設(shè)置為0Ω，并添加R8、C6和C7來為FB引腳生成所需的紋波。輸出紋波主要由輸出電容的特性和電感器的紋波電流決定。R8和C6的選擇應(yīng)在它們的連接處產(chǎn)生30 - 100mVp-p的三角波，該三角波通過C7耦合到FB引腳。通過以下步驟計算R8、C6和C7的值：

1. 計算電壓 (V_A) ： [VA = V{OUT}-(V{SW}times(1 - frac{V{OUT}}{V{IN}}))] 其中 (V{SW}) 是關(guān)斷期間SW引腳電壓的絕對值， (V_{IN}) 是最小輸入電壓。
2. 計算R8 x C6的乘積： [R8times C6=frac{(V_{IN}pm VA)times t{on}}{Delta V}] 其中 (t{on}) 是最大導通時間， (Delta V) 是R8/C6連接處所需的紋波幅度。通常，C6為3000 - 10000pF，R8為10kΩ - 300kΩ，C7選擇比C6大，通常為0.1μF。 (V{OUT}) 的紋波通常小于10mVp-p。

欠壓檢測器

欠壓檢測器可用于監(jiān)測輸入電壓或任何其他系統(tǒng)電壓，只要UV引腳的電壓不超過其最大額定值。在評估板上，通過電阻R2和R3監(jiān)測輸入電壓。需要將一個小于10V的適當上拉電壓連接到測試點TP2 - UVO，R4是UVO輸出的上拉電阻?？梢栽赥P3 - Status測試點監(jiān)測欠壓狀態(tài)。UVO輸出在輸入電壓超過12V時變?yōu)榈碗娖?，在輸入電壓低?1V時變?yōu)楦唠娖健Ｈ绻枰拈撝?，可以使用以下公式確定電阻值： [R3=frac{R2times2.5V}{V{UVH}-2.5V}] [R2=frac{V{UVH}-V{UVL}}{5mu A}] 其中 (V{UVH}) 是輸入電壓的上限閾值， (V_{UVL}) 是下限閾值，UV引腳的閾值為2.5V。

電感電流監(jiān)測

可以使用電流探頭在示波器上監(jiān)測或查看電感電流。移除R9，并在R9所在的兩個大焊盤之間安裝一個合適的電流環(huán)，這樣可以準確確定電感的紋波電流和峰值電流。

示波器探頭適配器

評估板提供了示波器探頭適配器，用于監(jiān)測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關(guān)波形的噪聲。

物料清單（BOM）

電路性能與典型波形

評估板的電路性能通過輸出電壓紋波、開關(guān)頻率與輸入電壓的關(guān)系、電流限制與輸入電壓的關(guān)系、線路調(diào)節(jié)和負載調(diào)節(jié)等指標來體現(xiàn)。同時，還提供了典型波形，如SW引腳波形、輸出電壓波形和電感電流波形等，幫助工程師更好地理解電路的工作情況。

PCB布局

評估板的PCB布局包括絲印層、頂層和底層，合理的布局有助于提高電路的性能和穩(wěn)定性。

總結(jié)

LM34923評估板為工程師提供了一個方便的平臺，用于測試和驗證LM34923降壓調(diào)節(jié)器的性能。通過不同的紋波控制配置，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求優(yōu)化輸出紋波。同時，欠壓檢測器和電感電流監(jiān)測功能為電路的安全和性能監(jiān)測提供了保障。在使用評估板時，工程師需要注意布局、連接和操作的細節(jié)，以確保電路的正常運行。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。