探索LMZ1420xEXT / LMZ1200xEXT評(píng)估板：高效DC - DC解決方案
探索LMZ1420xEXT / LMZ1200xEXT評(píng)估板：高效DC - DC解決方案
在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一款性能出色且易用的DC - DC電源模塊至關(guān)重要。今天就來(lái)和大家詳細(xì)聊聊TI的LMZ1420xEXT / LMZ1200xEXT SIMPLE SWITCHER?電源模塊及其評(píng)估板。
一、模塊概述
LMZ1420xEXT和LMZ1200xEXT電源模塊是非常易用的DC - DC解決方案。它能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)3A的負(fù)載，具備卓越的功率轉(zhuǎn)換效率、輸出電壓精度以及良好的線(xiàn)路和負(fù)載調(diào)節(jié)能力。其采用的創(chuàng)新封裝不僅提升了熱性能，還支持手工或機(jī)器焊接，為工程師們的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的便利。
電壓輸入與輸出
- 輸入電壓范圍：LMZ14203EXT/2EXT/1EXT可接受6V至42V的輸入電壓軌，而LMZ12003EXT/2EXT/1EXT能接受4.5V至20V的輸入電壓軌。
- 輸出電壓：這兩款模塊都能提供可調(diào)且高精度的輸出電壓，最低可達(dá)0.8V，最高為6V。
控制結(jié)構(gòu)與特性
- 控制結(jié)構(gòu)：采用恒定導(dǎo)通時(shí)間并帶有輸入電壓前饋的控制結(jié)構(gòu)，這使得在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)近乎恒定的開(kāi)關(guān)頻率。
- 電容適配：控制環(huán)路與低ESR輸出電容（如陶瓷電容）配合良好。通過(guò)在上部反饋電阻兩端添加輸出前饋電容，可實(shí)現(xiàn)最佳的瞬態(tài)響應(yīng)。
- 其他特性：具備精密使能輸入，可對(duì)輸入電源進(jìn)行可編程欠壓鎖定（UVLO）；外部軟啟動(dòng)電容有助于控制啟動(dòng)輸出上升時(shí)間。此外，該系列模塊還擁有無(wú)損逐周期谷值電流限制，可保護(hù)過(guò)流或短路故障，具備熱關(guān)斷、輸入欠壓鎖定功能，并且能在預(yù)偏置輸出情況下啟動(dòng)。同時(shí)，它們還通過(guò)了沖擊和振動(dòng)認(rèn)證，可在低至 - 55°C的環(huán)境下工作。
二、評(píng)估板規(guī)格
電氣參數(shù)
- LMZ1420xEXT：使能UVLO為8V，輸出電壓 (V_{OUT}=3.3V)。
- LMZ1200xEXT：輸入電壓 (V{IN}) 范圍為4.5V至20V，使能UVLO為4.5V，輸出電壓 (V{OUT}=1.8V)。評(píng)估板在12V輸入、環(huán)境溫度高達(dá)80°C時(shí)仍能滿(mǎn)負(fù)載運(yùn)行，熱阻參數(shù)為 (theta{JA}=20^{circ}C/W)，(theta{JC}=1.9^{circ}C/W)。
電路板設(shè)計(jì)
- 層數(shù)與銅厚：評(píng)估板采用四層設(shè)計(jì)，所有四層的銅重量均為1 oz。
- 尺寸與材料：尺寸為1.705英寸×3.03英寸（4.33 cm×7.7cm），厚度為62mil（0.062英寸），采用FR4層壓材料。
額外設(shè)計(jì)
評(píng)估板還提供了額外的元件安裝焊盤(pán)，方便工程師嘗試不同的輸入電容（Cin）和輸出電容（Cout）組合，或者在使能輸入端添加齊納鉗位。對(duì)應(yīng)的原理圖位置可參考圖6。
三、物料清單
LMZ1420xEXT物料清單
| 當(dāng)輸入電壓 (V{IN}) 為8V至42V，輸出電壓 (V{OUT}=3.3V)，最大輸出電流 (I_{OUT (MAX)}=3A / 2A / 1A) 時(shí)，主要元件如下： | 設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào) | 描述 | 封裝尺寸 | 制造商 | 制造商編號(hào) | 數(shù)量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | SIMPLE SWITCHER? | PFM - 7 | Texas Instruments | LMZ14203或LMZ14202或LMZ14201 | 1 | |
| C IN4, C O1 | 1 μF, X7R, 50V | 1206 | Taiyo Yuden | UMK316B7105KL - T | 2 | |
| C IN2 | 10 μF, X5R, 50V | 1210 | Taiyo Yuden | UMK325BJ106MM - T | 1 | |
| C O2 | 100 μF, X5R, 6.3V | 1210 | Taiyo Yuden | JMK325BJ107MM - T | 1 | |
| C SS, C FF | 0.022 μF, X7R, 100V | 0805 | AVX | 08051C223JAT2A | 2 | |
| R ENB | 11.8k | 0805 | Panasonic | ERJ - 6ENF1182V | 1 | |
| R ENT | 68.1 kΩ | 0805 | Panasonic | ERJ - 6ENF6812V | 1 | |
| R FBT | 3.32 kΩ | 0805 | Vishay - Dale | CRCW08053K32FKEA | 1 | |
| R FBB | 1.07 kΩ | 0805 | Panasonic | CRCW080534K8FKEA | 1 | |
| R ON | 61.9 kΩ | 0805 | Panasonic | ERJ - 6ENF6192V | 1 |
LMZ1200xEXT物料清單
| 當(dāng)輸入電壓 (V{IN}) 為4.5V至20V，輸出電壓 (V{OUT}=1.8V)，最大輸出電流 (I_{OUT (MAX)}=3A / 2A / 1A) 時(shí)，元件情況與LMZ1420xEXT有部分差異： | 設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào) | 描述 | 封裝尺寸 | 制造商 | 制造商編號(hào) | 數(shù)量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | SIMPLE SWITCHER? | PFM - 7 | Texas Instruments | LMZ12003或LMZ12002或LMZ12001 | 1 | |
| C IN4, C O1 | 1 μF, X7R, 50V | 1206 | Taiyo Yuden | UMK316B7105KL - T | 2 | |
| C IN2 | 10 μF, X5R, 50V | 1210 | Taiyo Yuden | UMK325BJ106MM - T | 1 | |
| C O2 | 100 μF, X5R, 6.3V | 1210 | Taiyo Yuden | JMK325BJ107MM - T | 1 | |
| C SS, C FF | 0.022 μF, X7R, 100V | 0805 | AVX | 08051C223JAT2A | 2 | |
| R ENB | 11.8k | 0805 | Panasonic | ERJ - 6ENF1182V | 1 | |
| R ENT | 32.4KΩ | 0805 | Panasonic | ERJ - 6ENF3242V | 1 | |
| R FBT | 1.87 kΩ | 0805 | Vishay - Dale | CRCW08051K87FKEA | 1 | |
| R FBB | 1.50 kΩ | 0805 | Panasonic | CRCW08051K50FKEA | 1 | |
| R ON | 32.4KΩ | 0805 | Panasonic | ERJ - 6ENF3242V | 1 |
四、性能特性
文檔中給出了一些性能特性的圖表，包括LMZ14201EXT的電流限制（(V{OUT}=3.3V)）、LMZ14203EXT和LMZ12003EXT的啟動(dòng)情況（(V{IN}=12V)）、LMZ14203EXT的輸出紋波（(V{OUT}=3.3V)）以及LMZ14203EXT的瞬態(tài)響應(yīng)（(V{IN}=24V)）等。通過(guò)這些圖表，工程師可以直觀地了解模塊在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，以便在實(shí)際設(shè)計(jì)中做出更合理的選擇。
五、PCB布局圖
Gerber和CAD文件可從LMZ14203EXT產(chǎn)品文件夾中下載。評(píng)估板的PCB布局圖包括頂層、內(nèi)部層I（接地，散熱層）、內(nèi)部層II（接地，散熱層）、底層（接地和布線(xiàn)，散熱層）以及LMZ14203EXT PCB CAD封裝原理圖。合理的PCB布局對(duì)于電源模塊的性能至關(guān)重要，它可以減少電磁干擾，提高散熱效率，確保模塊穩(wěn)定工作。大家在設(shè)計(jì)時(shí)可以參考這些布局圖，結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行優(yōu)化。
六、重要注意事項(xiàng)
TI公司保留對(duì)其半導(dǎo)體產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行修正、改進(jìn)等變更的權(quán)利，并有權(quán)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)停止任何產(chǎn)品或服務(wù)。買(mǎi)家在下單前應(yīng)獲取最新相關(guān)信息，并核實(shí)其準(zhǔn)確性和完整性。TI對(duì)其組件的性能提供符合銷(xiāo)售條款和條件的保修，但并非對(duì)每個(gè)組件的所有參數(shù)都進(jìn)行測(cè)試。TI不承擔(dān)買(mǎi)家產(chǎn)品應(yīng)用協(xié)助或設(shè)計(jì)的責(zé)任，買(mǎi)家需自行負(fù)責(zé)產(chǎn)品和應(yīng)用的設(shè)計(jì)，并提供足夠的設(shè)計(jì)和操作保障措施。同時(shí)，TI對(duì)于組件在安全關(guān)鍵應(yīng)用中的使用也有明確的規(guī)定和限制。
在實(shí)際使用LMZ1420xEXT / LMZ1200xEXT評(píng)估板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，大家不妨思考一下，如何根據(jù)模塊的特性和評(píng)估板的規(guī)格，更好地滿(mǎn)足具體項(xiàng)目的需求？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的想法和經(jīng)驗(yàn)。
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