LM3495降壓控制器評估模塊使用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，降壓控制器是一種常見且重要的元件，它能將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓，以滿足不同電子設(shè)備的需求。今天，我們就來詳細(xì)了解一下德州儀器（Texas Instruments）的LM3495降壓控制器評估模塊。

文件下載：LM3495EVAL.pdf

一、評估板規(guī)格

該評估板專為測試使用LM3495降壓調(diào)節(jié)器控制器的各種電路而設(shè)計。評估板為四層結(jié)構(gòu)，頂層和底層是信號/電源走線，有一個內(nèi)部接地層和一個內(nèi)部分割電源層。頂層和底層采用1盎司銅，內(nèi)部層為1/2盎司銅，基板是62密耳的FR4層壓板。其完整的電路原理圖展示了所有組件的連接方式，為工程師提供了清晰的設(shè)計參考。

二、示例電路

評估板上的示例電路可將12V ±10%的輸入電壓降至1.2V，最大輸出電流可達(dá)10A，開關(guān)頻率為500kHz。在輸出電流為7A時，轉(zhuǎn)換器的測量效率為86%。通過效率與輸出電流的關(guān)系圖，我們可以直觀地看到不同輸出電流下的效率變化情況。這對于工程師評估電路性能、優(yōu)化設(shè)計具有重要意義。大家在實際設(shè)計中，是否也會重點關(guān)注效率這一指標(biāo)呢？

三、轉(zhuǎn)換器供電

示例電路在12V輸入下運(yùn)行效果最佳，但輸入電壓范圍可在2.9V至18.0V之間。只需將輸入電壓連接到評估板頂部的‘VIN’和‘GND’端子即可。同時，可在‘Vo’和‘GND’端子之間連接固定負(fù)載、電阻或可變電子負(fù)載。了解這些供電要求，能幫助我們在不同的應(yīng)用場景中靈活使用該評估模塊。那么，在你的設(shè)計中，遇到過輸入電壓范圍較寬的情況嗎？你是如何處理的呢？

四、轉(zhuǎn)換器啟用

通過SPDT開關(guān)ON/OFF可以控制轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)處于OFF位置時，LM3495的COMP/SD*引腳接地，輸出被禁用，IC進(jìn)入低功耗狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)處于ON位置時，輸出電壓得到調(diào)節(jié)，并能向連接在輸出端子的負(fù)載提供電流。這種簡單的控制方式，方便了工程師對轉(zhuǎn)換器的操作和管理。

五、轉(zhuǎn)換器測試

效率測量

測量效率時，輸入和輸出連接的電線額定電流至少為10A，且長度應(yīng)盡可能短，以方便測試。輸入和輸出線路需使用能夠測量10A或更大電流的串聯(lián)電流表，同時在評估板頂部的四個電源端子處連接專用電壓表，這樣可以最小化連接評估板與輸入電源和電子負(fù)載的電線中的電壓損失。

輸出電壓紋波測量

輸出電壓紋波測量應(yīng)直接在輸出端子之間的100nF陶瓷電容Cox上進(jìn)行。為了減少示波器探頭尖端與接地引線之間的環(huán)路面積，可以去除探頭的彈簧尖端和“辮子”接地引線，然后將裸線纏繞在探頭軸上，使裸線接觸探頭的接地端，并將線的末端接觸Cox的接地側(cè)。

其他電壓測量

經(jīng)過上述修改的示波器探頭還可用于測量開關(guān)節(jié)點電壓、LG引腳電壓和HG引腳電壓（均相對于接地），分別使用標(biāo)記為“+ SW –”、“+ LG –”和“+ HG –”的40密耳直徑孔對。

六、SKIP/PWM模式

第二個SPDT開關(guān)SKIP/FPWM用于確定LM3495在低輸出電流時的控制方案。當(dāng)設(shè)置為SKIP時，轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載（約100mA或更?。r通過使用低端FET的體二極管，并盡可能使高端FET關(guān)閉來節(jié)省能量；當(dāng)開關(guān)設(shè)置為FPWM時，無論負(fù)載電流如何，LM3495都會強(qiáng)制上下FET在每個周期內(nèi)進(jìn)行開關(guān)操作。在實際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體的負(fù)載情況選擇合適的模式，以達(dá)到最佳的性能和效率。那么，你在選擇模式時會考慮哪些因素呢？

七、MOSFET封裝

評估板上有適用于SO - 8封裝且具有標(biāo)準(zhǔn)引腳排列的單N - MOSFET的焊盤。這些焊盤也可以兼容與SO - 8焊盤兼容的新型MOSFET封裝。明確MOSFET的封裝要求，有助于我們選擇合適的元件，確保電路的正常運(yùn)行。

八、永久組件

在評估新電路時，一些組件的值應(yīng)保持不變，如Cb（0.1μF）、Cf（1μF）、Cdd（2.2μF）等。這些組件的穩(wěn)定性對于電路的性能至關(guān)重要。在設(shè)計過程中，我們需要根據(jù)這些固定組件的參數(shù)來調(diào)整其他元件，以實現(xiàn)最佳的電路性能。

九、額外焊盤

電容放置

當(dāng)LM3495在沒有外部時鐘的情況下運(yùn)行時，應(yīng)在Dsync位置放置一個100pF的陶瓷電容；當(dāng)使用外部時鐘時，應(yīng)移除Dsync處的電容，并在Csync處放置一個100pF的陶瓷電容。

電阻使用

• 0Ω電阻J1用于連接LM3495的TRACK引腳和VDD引腳，只有在使用跟蹤功能時才應(yīng)移除。
• 0Ω電阻J2用于連接LM3495的VIN和VLIN5端子，僅當(dāng)輸入電壓為5.5V或更低時使用，以提供最大的MOSFET柵極驅(qū)動。
• 0Ω電阻J3用于連接‘VIN’端子和LM3495的VIN引腳，僅在測試LM3495 IC的輸入電流消耗時才應(yīng)移除。
• 0Ω電阻Rbst可以用更高阻值的電阻替換，以限制BOOST引腳的電流，從而減緩高端FET柵極驅(qū)動的上升時間并減少開關(guān)節(jié)點的振鈴，但需注意避免過度減緩柵極驅(qū)動導(dǎo)致直通電流。

  其他組件

• 組件Rt1和Rt2用于轉(zhuǎn)換器輸出在啟動期間跟蹤另一個電源的情況，此時外部電源的輸出應(yīng)連接到TRACK IN端子；當(dāng)不使用跟蹤功能時，應(yīng)通過在J2位置放置0Ω電阻將跟蹤引腳連接到VDD引腳。
• 組件Rsnb和Csnb可用于過濾開關(guān)節(jié)點的振鈴。
• D2位置可放置一個與Q2并聯(lián)的二極管，在輸出電流約為5A或更小的電路中，在D2處使用肖特基二極管可以提高轉(zhuǎn)換器的效率。

十、電路原理圖、連接圖、性能波形、物料清單和PCB布局

電路原理圖

完整的電路原理圖展示了各個組件的連接方式，為工程師提供了詳細(xì)的設(shè)計參考。通過原理圖，我們可以清晰地了解電路的工作原理和信號流向。

連接圖

效率測量和輸出電壓紋波測量的連接圖，為測試過程提供了明確的指導(dǎo)。按照連接圖進(jìn)行操作，可以準(zhǔn)確地測量電路的性能參數(shù)。

性能波形

典型的性能波形包括開關(guān)節(jié)點電壓、輸出電壓紋波、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)等，這些波形直觀地展示了電路在不同條件下的工作情況。通過分析這些波形，我們可以評估電路的性能和穩(wěn)定性。

物料清單（BOM）

詳細(xì)的物料清單列出了評估板上使用的所有組件的型號、參數(shù)和供應(yīng)商等信息，方便工程師進(jìn)行采購和替換。

PCB布局

評估板的PCB布局圖展示了頂層、底層和內(nèi)部層的設(shè)計，包括組件的位置和走線方式。合理的PCB布局對于電路的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

十一、修訂歷史

文檔記錄了從修訂版B（2013年4月）到修訂版C（2022年2月）的變化，包括表格、圖形和交叉引用的編號格式更新以及用戶指南標(biāo)題的更新等。了解修訂歷史可以幫助我們掌握文檔的更新情況，及時獲取最新的信息。

總之，LM3495降壓控制器評估模塊為工程師提供了一個全面的測試平臺，通過對其各個方面的了解和掌握，我們可以更好地設(shè)計和優(yōu)化相關(guān)電路。在實際應(yīng)用中，大家還遇到過哪些關(guān)于降壓控制器的問題呢？歡迎一起交流探討。