AN-1933 LM25085A评估板：设计与应用全解析

在电子工程师的日常工作中，评估板是验证电路设计和性能的重要工具。今天，我们就来深入探讨一下AN - 1933 LM25085A评估板，看看它的特性、工作原理以及实际应用中的注意事项。

文件下载：LM25085AMYEEVAL/NOPB.pdf

评估板概述

AN - 1933 LM25085A评估板为工程师提供了一个功能完备的降压调节器。它采用了LM25085A PFET开关控制器，基于恒定导通时间（COT）工作原理。该评估板可在4.5V至24V的输入电压范围内提供1V的输出电压，能够提供高达5A的负载电流，电流限制阈值约为8.2A。

主要规格参数

参数	详情
输入电压	4.5V - 24V
输出电压	1V
最大负载电流	5A
最小负载电流	0A
电流限制阈值	≈8.2A
测量效率	77.5%（ (V{IN}=4.5V) ， (I{OUT}=1A) ，提供1V输出的典型效率）
标称开关频率	200kHz
尺寸	3.1英寸 x 1.5英寸

工作原理

导通时间计算

评估板的导通时间由R4和输入电压 (V{IN}) 决定，计算公式为： [t{ON}=frac{1.45 × 10^{-7} times(R 4+1.4)}{V{IN}-1.56 V+R 4 / 3167}+50 ns] 其中R4的单位为kΩ。由于Q1的导通和关断延迟差异，SW节点（Q1、L1和D1的连接点）的导通时间比上述计算值长。Si7465 PFET的典型导通延迟为8ns，关断延迟为65ns，导致SW节点额外增加57ns的导通时间。该评估板的SW导通时间在 (V{IN}=4.5V) 时约为1209ns，在 (V{IN}=24V) 时约为252ns。导通时间与 (V{IN}) 成反比，以保持近乎恒定的开关频率。

关断时间与输出电压调节

在关断时间内，负载电流由电感器和输出电容器（C6）提供。当输出电压下降到使FB引脚的电压低于参考电压（0.9V）时，调节比较器启动一个新的导通时间周期。为了实现稳定的固定频率操作，FB引脚需要至少25mV的纹波来切换调节比较器。所需的纹波由R7和C10产生，并通过C9提供给FB引脚。

电流限制

电流限制阈值由检测电阻（R5）和ADJ引脚的R3设置，该评估板的电流限制阈值约为8.2A。ADJ引脚的电流源在R3上设置一个恒定电压。当R5上的电压超过R3上的电压时，电流限制比较器切换以关闭Q1，并且LM25085A强制一个比正常情况更长的关断时间。较长的关断时间是输入电压 (V_{IN}) 和FB引脚电压的函数，这是为了使电感器电流至少减少到与导通时间内增加的电流相同的量。

板布局与探测注意事项

散热问题

在高负载电流下运行时，可能需要强制空气流动以防止Q1、D1和L1过热。这些组件可能会发热，触摸时需小心。

高电压探测

在高输入电压下探测电路时要格外小心，以防止受伤和可能对电路造成的损坏。

导线选择

在最大负载电流（5A）下，连接电源和负载的导线尺寸和长度变得非常重要。要确保输入电流和负载电流的导线不会有明显的电压降。

板连接与启动

输入连接到J1（+）和J2（ - ）连接器，负载连接到J3（VOUT）和J4（GND）端子。在启动前，应在输入和输出端子上连接电压表，并使用电流表或电流探头监测负载电流。建议将输入电压逐渐增加到4.5V，此时输出电压应为1V。如果输出电压正确，则可根据需要增加输入电压并进行电路评估。注意， (V_{IN}) 不要超过35V。

电流限制检测方法

检测电阻法

评估板默认采用检测电阻法进行电流限制检测。跳线A - B位于两个跳线位置（JP1、JP2），将ADJ引脚电阻（R3）和ISEN引脚连接到检测电阻（R5）两端。当R5上的电压在导通时间内超过R3上的电压时，电流限制比较器切换以关闭Q1。R3上的电压由ADJ引脚的内部40µA电流源设置。电流限制比较器切换时的电流计算公式为： [I_{CL}=40 mu A × R 3 / R 5 ] 当 (R 5 = 10mΩ) ， (R 3 = 2.05kΩ) 时，标称电流限制阈值计算为8.2A。考虑到电感器电流波形的峰值，负载电流等于该峰值减去纹波电流幅度的一半。

Q1 (R_{DS(ON)}) 法

若要使用Q1的 (R{DS(ON)}) 进行电流限制检测，需将JP1和JP2的跳线从A - B位置移动到B - C位置。此时，ADJ引脚电阻（R3）和ISEN引脚连接到Q1两端。由于检测电阻现在是Q1的 (R{DS(ON)}) ，需要更改R3的值。Si7465 PFET在 (V{GS}=7.7V) 时， (R{DS(ON)}) 估计为标称57mΩ。为了实现与上述相同的标称电流限制阈值（8.2A），R3计算为11.7kΩ。

输出纹波控制

LM25085A需要FB引脚至少有25mVp - p的纹波，且与SW节点的开关波形同相，以确保正常运行。评估板提供了三种输出纹波控制配置：

最小输出纹波配置

该配置使用R7、C9和C10组件，使 (V_{OUT}) 的纹波最小。FB引脚所需的纹波由R7和C10产生，通过C9耦合到FB引脚。输出纹波主要由输出电容（C6）的ESR和电感器的纹波电流决定。

降低纹波水平配置

此配置使用R6和C5代替R7、C9和C10，会在 (V{OUT}) 产生比最小输出纹波配置更多的纹波，但使用的电容器更少。通过计算R6和C5的值，可以将 (V{OUT}) 的纹波设置为最低25mVp - p。

最低成本配置

该配置与降低纹波水平配置类似，但去掉了C5。FB引脚的纹波由 (V_{OUT}) 的纹波通过反馈电阻（R1、R2）衰减得到。为了满足FB引脚至少25mVp - p的纹波要求，需要选择合适的R6值。

其他功能

电感器电流监测

可以使用电流探头监测电感器的电流。通过移除WIRE LOOP焊盘上的跳线，并在焊盘上安装合适的电流环，可以准确确定电感器的纹波电流和峰值电流。

示波器探头适配器

评估板提供了示波器探头适配器，用于监测SW节点和电路输出（ (V_{out}) ）的波形，避免使用探头的接地引线拾取开关波形的噪声。

总结

AN - 1933 LM25085A评估板是一款功能强大的降压调节器评估工具，具有多种可配置的特性和功能。在实际应用中，工程师需要根据具体需求选择合适的电流限制检测方法和输出纹波控制配置。同时，要注意板布局、连接和启动过程中的注意事项，以确保电路的稳定运行。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。