深入解析LM2695评估板：设计要点与性能分析

在电子设计领域，电源管理模块的性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。今天我们要深入探讨的是TI公司的LM2695评估板，它采用了恒定导通时间（COT）工作原理，为设计工程师提供了一款功能完备的降压调节器。

文件下载：LM2695EVAL.pdf

评估板概述

1. 基本规格

• 输入电压范围：12 V - 30 V
• 输出电压：10 V
• 最大负载电流：1.0 A
• 最小负载电流：0 A
• 电流限制：1.3 A
• 测量效率：在 (V{IN}=12 V)、(I{OUT }=300 mA) 时达到96.3%
• 标称开关频率：380 kHz
• 尺寸：2.25 in. x 0.88 in. x 0.47 in

评估板除R5、C8和C11外，已安装所有外部组件。这些组件可用于改变电流限制阈值和管理输出纹波。

2. 工作原理

评估板的导通时间 (t{ON}) 由公式 [t{ON}=frac{1.3 × 10^{-10} × R 1}{V{IN}} ] 决定，其导通时间从 (V{IN}=12 V) 时的约2300 ns到 (V_{IN}=30 V) 时的约900 ns，与输入电压成反比，以保持近乎恒定的开关频率。在每个导通时间结束时，最小关断定时器确保降压开关至少关断250 ns。当输出电压下降，使FB引脚电压低于2.5 V时，调节比较器启动新的导通时间周期。为实现稳定的固定频率操作，FB引脚需要约25 mV的纹波来切换调节比较器。

评估板使用注意事项

1. 布局与探测

• 散热问题：在高输入电压和高负载电流下运行时，建议使用强制气流散热，因为LM2695和二极管D1可能会发热。
• 探测安全：在高输入电压下探测电路时要格外小心，防止受伤和电路损坏。
• 负载连接：在最大负载电流（1A）下，连接负载的电线尺寸和长度很重要，要确保评估板与负载之间的电线没有明显的电压降。

2. 连接与启动

输入连接到J1连接器，负载通常连接到J3连接器的OUT1和GND端子。启动前，应在输入和输出端子连接电压表，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12 V，此时输出电压应为10 V。若输出电压正确，可根据需要增加输入电压并评估电路。

输出纹波控制

LM2695的FB引脚需要至少25 mVp-p的纹波，且与SW引脚的开关波形同相，以确保正常运行。评估板提供了几种控制输出纹波的配置：

1. 最小输出纹波配置

通过将R4设置为0 Ω，并使用OUT1组件R6、C9和C10，可实现最小纹波。输出纹波主要由输出电容（C7）的ESR和电感的纹波电流决定，范围从 (V{IN}=12 V) 时的3mVp-p到 (V{IN}=30 V) 时的8 mVp-p。FB引脚所需的纹波电压由R6、C9和C10产生。

2. 中间纹波水平配置

该配置比最小纹波配置产生更多的纹波，但使用的电容更少。使用R4和C8代替R6、C9和C10，C8的最小值由公式 [C 8=frac{ t_{ON(max )}}{(R 2 / / R 3)} ] 计算得出。输出纹波范围为27 mVp-p到105 mVp-p。

3. 最低成本配置

该配置与中间纹波水平配置类似，但不使用C8。R4选择为在OUT1产生100 mV的纹波，输出纹波范围为约110 mVp-p到约420 mVp-p。如果应用能够容忍这种纹波水平，这是最经济的解决方案。

4. 替代最低成本配置

通过将负载连接到V (OUT2) ，可获得低纹波输出。但由于R4会略微降低负载调节性能，这种方法适用于负载电流相对恒定的应用。

增加电流限制

当最大负载电流下电感电流的较低峰值（(I{PK-})）超过1.0A时，需要在SGND和ISEN之间添加电阻R5来增加电流限制阈值。(I{PK-}) 由公式 [I{PK-}=frac{I{O(max )} × R{S} timesleft(V{IN(max )}-V{OUT }right)}{(R 5+0.11 Omega) × V{IN(max )}} ] 计算得出，R5由公式 [R{5}=frac{1.0 A × 0.11 Omega}{I{PK-}-1.0 A} ] 计算得出。添加R5后，需要检查平均和峰值电流值，确保不超过LM2695的限制。

最小负载电流

LM2695需要约500 μA的最小负载电流，以确保升压电容（C6）在每个关断时间内得到充分充电。在评估板中，最小负载电流由反馈电阻（R2、R3）提供，使OUT1（或OUT2）的最小负载电流可指定为零。

电路性能与PCB布局

评估板还提供了效率与负载电流、效率与输入电压、输出电压纹波、开关频率与负载电流等性能曲线，帮助工程师全面了解电路性能。同时，文档中还展示了评估板的PCB布局，包括丝印、顶层和底层的视图，为工程师的设计和调试提供了参考。

总的来说，LM2695评估板为工程师提供了一个方便的平台，用于测试和评估LM2695降压调节器的性能。通过合理选择组件和配置，工程师可以根据具体应用需求优化输出纹波和电流限制，实现高效、稳定的电源管理。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。