探索LM53625xQEVM和LM53635xQEVM評估板：汽車應(yīng)用電源解決方案

在汽車電子領(lǐng)域，電源管理模塊起著至關(guān)重要的作用。德州儀器（Texas Instruments）的LM53625xQEVM和LM53635xQEVM評估板，就是專門為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)的優(yōu)秀電源方案。今天，我們就來深入了解一下這兩款評估板。

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評估板概述

設(shè)計(jì)目的與特性

這兩款評估板主要用于評估LM53625x和LM53635x的運(yùn)行和性能。其中，LM53635xEVM專為汽車應(yīng)用打造，能提供5V、3.3V的固定輸出電壓，或在3.5A連續(xù)負(fù)載下提供可調(diào)輸出電壓；而LM53625xEVM使用相同的電路板和組件，但I(xiàn)C的電流限制設(shè)定為最大2.5A連續(xù)負(fù)載。

它們的優(yōu)勢十分明顯，輸入電壓范圍可達(dá)36V，這大大簡化了輸入浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)；出色的降壓性能使得在許多啟停應(yīng)用設(shè)計(jì)中無需升壓階段。此外，帶有濾波和電源良好延遲的開漏復(fù)位輸出，能準(zhǔn)確指示系統(tǒng)狀態(tài)，無需額外的監(jiān)控電路，節(jié)省了成本和電路板空間。并且在自動(dòng)模式下，PWM和PFM操作之間的無縫過渡，加上低靜態(tài)電流，確保了在所有負(fù)載下都能實(shí)現(xiàn)高效率。

可選型號與配置

德州儀器提供了五種可訂購的評估板變體，具體配置如下表所示：

大家在選擇時(shí)，要根據(jù)實(shí)際需求來挑選合適的型號哦。

技術(shù)規(guī)格詳解

電路板尺寸與層數(shù)

評估板采用4層FR4 PCB設(shè)計(jì)，尺寸為4000 × 3000 mil（101 mm × 76 mm），面積為76 cm2。頂層和底層采用2 oz.銅，中間層采用1 oz.銅，總厚度為61 mil（1.55 mm）。這樣的設(shè)計(jì)有助于優(yōu)化熱傳遞和散熱，大家想想，良好的散熱對于電源模塊的穩(wěn)定性是不是很關(guān)鍵呢？

電源輸入與輸出

電源輸入方面，VIN1和GND1作為電源輸入，典型電壓為13.5V（范圍3.5至36V）；IN+ / IN- 用于EMI測試輸入。電源輸出則通過VOUT和GND為負(fù)載供電，典型電壓為3.3V或5V。

跳線與測試點(diǎn)

評估板上有多個(gè)跳線和測試點(diǎn)，方便我們進(jìn)行各種設(shè)置和測量。例如，J1用于設(shè)置自動(dòng)模式或強(qiáng)制PWM模式；J2用于啟用LM53625x和LM53635x；J3用于設(shè)置復(fù)位引腳。測試點(diǎn)則可以幫助我們準(zhǔn)確測量輸入輸出電壓、使能電壓、偏置電壓等。大家在操作時(shí)，一定要注意跳線的設(shè)置和測試點(diǎn)的使用方法哦。

電路原理圖分析

固定輸出電壓選項(xiàng)

固定電壓選項(xiàng)采用內(nèi)部電阻分壓器，F(xiàn)B引腳直接連接到Cout電容器。需要注意的是，Cvcc和Cbias必須直接連接到引腳20 AGND。不同變體的固定輸出電壓有所不同，如LM536253QEVM為3.3V固定輸出，LM53635LQEVM為5.0V固定輸出等。

可調(diào)輸出電壓選項(xiàng)

可調(diào)選項(xiàng)使用外部電阻分壓器來定義輸出電壓。通過調(diào)整CFF電容器，可以使反饋環(huán)路響應(yīng)更快，以應(yīng)對負(fù)載瞬變；降低反饋分壓器的總電阻可以提高抗噪能力。但要注意，為了盡量減少噪聲耦合到反饋引腳，反饋電阻RFBB和RFBT的最大推薦電阻為50 kΩ，并且必須盡可能靠近FB引腳放置，RFBB必須接地到AGND引腳。這里大家可以思考一下，為什么對反饋電阻的位置和阻值有這樣嚴(yán)格的要求呢？

電路板布局特點(diǎn)

評估板使用四層PCB堆疊設(shè)計(jì)，頂層和底層使用大面積填充的銅區(qū)域連接到GND，中間層2也有一個(gè)大的GND平面。這樣的設(shè)計(jì)不僅提高了熱性能，還改善了整體EMI性能。中間層3主要用于將非關(guān)鍵信號跡線路由到IC。不過，需要注意的是，該電路板布局并非完全針對最終應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，但它為我們提供了一個(gè)很好的起點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求簡化和優(yōu)化布局，去除一些用于評估目的的功能，如測量感測線、跳線連接等。

操作與測試設(shè)置

效率測量

進(jìn)行效率測量時(shí)，我們需要將電源連接到VIN1和GND1，確保電源能夠提供足夠的電流；將電子負(fù)載連接到VOUT和GND。為了準(zhǔn)確測量輸入和輸出電壓，我們可以使用測試點(diǎn)VINs、VOUTs和GNDs，或者直接在輸入電容C1或C2以及輸出電容C01或C02上焊接感測線。還要確保IC通過J2跳線設(shè)置為[EN - VIN]啟用，并且檢查測試點(diǎn)EN是否被拉高。當(dāng)測量Iq（無負(fù)載輸入電流）時(shí)，要移除所有可能導(dǎo)致額外電流消耗的輸入和輸出電壓探頭。如果J1跳線設(shè)置為[MODE - FPWM]，在輕負(fù)載下效率會(huì)較低，若想測量最高的輕負(fù)載效率，應(yīng)將J1跳線置于[AUTO - MODE]。大家在測量過程中，有沒有遇到過因?yàn)樘筋^或跳線設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確的情況呢？

負(fù)載瞬態(tài)測量

負(fù)載瞬態(tài)測量時(shí)，同樣要將電源連接到VIN1和GND1，確保電源能提供足夠的峰值電流；將瞬態(tài)負(fù)載連接到VOUT和GND。為了準(zhǔn)確測量輸出電壓，示波器探頭應(yīng)直接放在輸出電容C01或C02上，并確保探頭接地環(huán)直接連接到輸出電容的接地焊盤，以減少接地環(huán)路。也可以使用差分探頭，但要注意不要使用過長的導(dǎo)線，盡量使用最短的引腳進(jìn)行探測。同時(shí)，要確保IC通過J2跳線設(shè)置為[EN - VIN]啟用，并且在負(fù)載瞬變期間測試點(diǎn)EN保持高電平且不下降。

EMI測量

EMI測量時(shí)，要將LISN的電源電纜連接到IN + 和IN -，并確保電路板距離桌面5 cm。LISN電纜到VIN + / VIN - 的長度應(yīng)在20 cm至40 cm之間。將電阻負(fù)載直接連接到VOUT和GND，使用極短的引線。為了準(zhǔn)確測量EMI，要確保桌面與測試室有良好的接地連接，將電池GND電纜連接到接地桌面，并且不要觸摸電路板和測試設(shè)置，也不要靠近開關(guān)節(jié)點(diǎn)。評估板上有一個(gè)有效的3級EMI濾波器，默認(rèn)情況下共模電感未組裝。如果添加共模電感，則需要移除旁路電阻R1和R2。

評估板的接口與跳線說明

接口

• VIN1和GND1接口：這是電源的標(biāo)準(zhǔn)輸入接口，用于為評估板供電，最大輸入電壓為36V，絕對最大瞬態(tài)電壓為42V。
• VOUT和GND接口：作為標(biāo)準(zhǔn)的輸出接口連接負(fù)載，通常輸出電壓為5V或3.3V，使用時(shí)最好選擇扭絞的實(shí)驗(yàn)電纜，以減少電纜的電感寄生效應(yīng)。
• IN + 和IN - 接口：專用于進(jìn)行EMI測量，默認(rèn)裝配了一個(gè)兩級濾波器。若想使用帶共模電感的設(shè)置，需添加電感并移除旁路電阻R1和R2。
• EN和GND2探頭：可用來測量使能電壓，也能從外部電源驅(qū)動(dòng)。使用外部電源時(shí)，需移除跳線J2，默認(rèn)情況下J2跳線將EN連接到VIN。
• VINs、VOUTs和GNDs探頭：它們是輸入和輸出電壓的感測點(diǎn)，主要用于靜態(tài)測量，如效率、線路或負(fù)載調(diào)節(jié)的測量。對于動(dòng)態(tài)測量，建議直接在輸入電容C1和C2或輸出電容C01和C02上進(jìn)行測量。
• BIAS和GNDS探頭：用來感測IC的偏置電壓，該電壓通過電阻Rbias = 3Ω從IC的輸出電壓獲取。若要使用外部偏置電源，可移除位于PCB底部的Rbias，斷開IC輸出電壓作為偏置源。
• RESET和GND3探頭：RESET引腳可以提供一個(gè)帶有釋放延遲的精確電源良好信號。默認(rèn)情況下，跳線J3將RESET引腳通過一個(gè)100kΩ電阻連接到VOUT。由于RESET是開漏輸出，移除跳線J3后可將其拉至其他外部電壓電平。
• SYNC和GND3探頭：默認(rèn)情況下，IC使用內(nèi)部振蕩器以2.1MHz運(yùn)行。通過SYNC引腳，可以連接外部函數(shù)發(fā)生器來控制LM53625和LM53635的時(shí)鐘，從而改變開關(guān)頻率。這種SYNC功能靈敏，可以用于定制頻率調(diào)制技術(shù)。

跳線

• 跳線J1：用于設(shè)置IC的輕負(fù)載運(yùn)行模式。當(dāng)設(shè)置為[AUTO - MODE]時(shí)，輕負(fù)載下IC會(huì)自動(dòng)進(jìn)入PFM模式，減少開關(guān)脈沖并提高效率；若設(shè)置為強(qiáng)制PWM模式（跳線位置標(biāo)記為FPWM），IC將在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)以恒定開關(guān)頻率運(yùn)行，在負(fù)載瞬變時(shí)具有更好的性能。
• 跳線J2：用于啟用IC，默認(rèn)設(shè)置為[EN - VIN]，通過一個(gè)100kΩ電阻將使能引腳連接到Vin。若使用外部電源驅(qū)動(dòng)EN引腳，則需移除跳線J2，并使用探頭EN和GND2，或直接用3針導(dǎo)線連接器連接J2。
• 跳線J3：將開漏RESET輸出通過一個(gè)100kΩ電阻連接到VOUT。若需要其他RESET輸出電平，可移除跳線J3，使用探頭RESET并連接上拉電阻到外部參考電壓。

物料清單與性能指標(biāo)

物料清單

文檔中詳細(xì)列出了評估板的物料清單，包括各種電容器、電感器、電阻器、跳線、測試點(diǎn)等元器件的型號、數(shù)量和參數(shù)。這些詳細(xì)的信息為我們進(jìn)行電路板的組裝、維修或替換提供了便利。例如，C1和C2為10μF的陶瓷電容，L1為2.2μH的屏蔽電感等。

性能指標(biāo)

通過對LM53635LQEVM變體的測量，我們可以得到該評估板的效率、負(fù)載和線路調(diào)節(jié)、負(fù)載瞬變以及傳導(dǎo)EMI等性能曲線。從這些曲線中，我們可以直觀地了解評估板在不同輸入電壓和輸出電流下的性能表現(xiàn)。例如，在不同的輸入電壓（如8V、12V、13.5V、18V）和輸出電流下，評估板的效率會(huì)有所不同；在負(fù)載瞬變測試中，可以觀察到評估板對負(fù)載變化的響應(yīng)能力；傳導(dǎo)EMI測試結(jié)果則展示了評估板在電磁兼容性方面的表現(xiàn)。

總結(jié)

總的來說，LM53625xQEVM和LM53635xQEVM評估板為汽車應(yīng)用中的電源管理提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。它們具有出色的性能和豐富的功能，通過合理的使用和測試，能夠幫助我們更好地評估LM53625x和LM53635x芯片的性能，為實(shí)際應(yīng)用提供有力的支持。大家在使用這兩款評估板的過程中，不妨多嘗試不同的設(shè)置和測試方法，深入挖掘它們的潛力。同時(shí)，也要注意遵守相關(guān)的使用條款和注意事項(xiàng)，確保評估板的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。希望這篇文章能對大家有所幫助，大家在使用過程中有什么問題或心得，歡迎在評論區(qū)交流分享。