探索LM5642評估板：雙路同步降壓轉(zhuǎn)換器的實用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源管理一直是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）的LM5642評估板，它是一款雙路、電流模式、同步降壓轉(zhuǎn)換器控制器，為工程師們提供了強大而靈活的電源解決方案。

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1. LM5642 IC簡介

LM5642 IC 能夠處理高達 36V 的輸入電壓，并提供兩個獨立的輸出電壓，范圍從 1.23V 到輸入電壓的 90%。電流感測可以通過專用電阻或高端 FET 的 (R_{DS(ON)}) 來實現(xiàn)。針對這兩種方法，TI 分別提供了專用的評估 PCB。

2. 電阻感測 PCB

2.1 工作原理

電阻感測是電流模式控制器中更常見的電流感測方法。在每個通道的高端 FET 串聯(lián)一個外部感測電阻，當(dāng)負(fù)載電流通過時，感測電阻會提供一個準(zhǔn)確的電壓，并且其電阻隨溫度的變化穩(wěn)定且呈線性。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)配置

出廠時，電阻感測 PCB 設(shè)計為在通道 1 提供 1.8V 輸出，最大電流為 7A；在通道 2 提供 3.3V 輸出，最大電流為 4A。輸入電壓范圍為 5.5 至 36V。該板具有很高的靈活性，用戶可以通過更換原始組件來實現(xiàn)多種電路配置。

2.3 電路特點

• 電流感測濾波器：在電阻感測評估板的電流感測放大器輸入處添加了 R - C 濾波器（由 C3、C4、C14、C15、R2、R6 和 R16 組成），可降低對開關(guān)噪聲的敏感度，特別是在高電流、負(fù)載瞬變和短導(dǎo)通時間的電路中。
• 并行操作：LM5642 電阻感測評估板的兩個通道可以并聯(lián)，以提供一個高電流軌。在標(biāo)稱開關(guān)頻率 200kHz 時，轉(zhuǎn)換器將以 180° 異相運行。但在與頻率同步功能結(jié)合使用時需要注意，當(dāng)頻率高于或低于 200kHz 時，兩個通道將不再保持 180° 異相。

3. (V_{DS}) 感測 PCB

3.1 工作原理

LM5642 IC 提供了第二種電流感測機制，即使用高端 FET 的 (R{DS(ON)}) 來感測負(fù)載電流。這種方法可以減少 BOM 中的零件數(shù)量，但 FET 的 (R{DS(ON)}) 不如感測電阻那樣易于控制，并且其電阻隨溫度的變化是非線性的。因此，在這種模式下，IC 對噪聲更為敏感，特別是在輸入電壓高于 30V 時。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)配置

(V_{DS}) 感測板設(shè)計為在通道 1 提供 1.8V 輸出，最大電流為 5A；在通道 2 提供 3.3V 輸出，最大電流為 4A。

4. 其他特性

4.1 頻率同步

在 LM5642 評估板的兩個版本上都有一個標(biāo)記為 “SYNC” 的連接點，可用于將 IC 的開關(guān)頻率調(diào)整在 150 至 250kHz 之間?？梢允褂?CMOS 和 TTL 電平的方波信號。SYNC 輸入的最小低到高轉(zhuǎn)換閾值為 2.0V，最大高到低閾值為 0.8V，并且 SYNC 引腳通過一個 220kΩ 的下拉電阻接地。

4.2 低輸入電壓操作

當(dāng)輸入電壓在 4.5V 至 5.5V 之間時，應(yīng)在 R26 位置安裝一個 4.7Ω 的電阻，以確保 VLIN5 不低于 IC 的 UVLO 閾值。安裝 R26 后，輸入電壓不得超過 5.5V。

4.3 柵極驅(qū)動電流限制

LM25642 IC 包含強大的柵極驅(qū)動器，可高速驅(qū)動小 FET，但可能會在板上引入噪聲或振鈴。通過在 CBOOT1 和 CBOOT2 引腳串聯(lián)電阻（R9、R18）可以減慢柵極驅(qū)動器的速度，從而減少噪聲，但這也會增加頂部 FET 的開關(guān)損耗和柵極電荷損耗。通常，柵極驅(qū)動限制電阻的值在 1 至 5Ω 之間，默認(rèn)情況下 R9 和 R18 為 0Ω。

4.4 并聯(lián)低側(cè)肖特基二極管

LM5642 評估板上有用于肖特基二極管 D4 和 D5（SMB 封裝或更?。┑暮副P，將這些二極管放置在 PCB 上可以提高效率，因為肖特基二極管的正向電壓降和反向恢復(fù)電荷比底部 FET 的寄生二極管低。

4.5 并聯(lián)低側(cè) FET

在兩個板上都有 Q3 和 Q6 焊盤，可用于在每個通道的低側(cè)并聯(lián)兩個 SO - 8 N - FET。并聯(lián) FET 可以降低系統(tǒng)的 (R_{DS(ON)})，并將負(fù)載電流產(chǎn)生的熱量分散到兩個封裝中，這對于高輸入電壓和低輸出電壓的轉(zhuǎn)換器尤為重要。

4.6 額外焊盤

評估板還提供了額外的焊盤，可用于在輸入和輸出電容器上并聯(lián)更多的表面貼裝或通孔電容器（引腳間距為 3.5 或 5mm）。

總結(jié)

LM5642 評估板為工程師們提供了一個全面的平臺，用于測試和評估雙路同步降壓轉(zhuǎn)換器的性能。通過電阻感測和 (V_{DS}) 感測兩種方法，以及豐富的特性和靈活的配置選項，工程師們可以根據(jù)具體應(yīng)用需求進行定制設(shè)計。在實際使用中，需要根據(jù)不同的工作條件和性能要求，合理選擇感測方法和調(diào)整相關(guān)參數(shù)，以實現(xiàn)最佳的電源管理效果。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。