LM34919评估板：功能、原理与应用详解

在电子设计领域，评估板是工程师们验证和测试电路性能的重要工具。今天，我们就来深入探讨一下LM34919评估板，看看它的特性、工作原理以及如何在实际应用中发挥作用。

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评估板概述

LM34919评估板为设计工程师提供了一个功能完备的降压调节器，采用恒定导通时间（COT）工作原理。该评估板能在8V至40V的输入电压范围内提供5V的输出电压，可提供高达600mA的负载电流，电流限制标称值为700mA。评估板上除了R5、C9和C10外，其余组件均已安装，这几个组件可用于管理输出纹波，具体方法将在后续详细介绍。

评估板规格

• 输入电压：8V - 40V
• 输出电压：5V
• 最大负载电流：600mA
• 最小负载电流：0A
• 电流限制：640mA - 730mA
• 测量效率：在 (V{IN}=8V)、(I{OUT}=300mA) 时为92.7%
• 标称开关频率：800kHz
• 尺寸：2.6英寸 x 1.6英寸 x 0.5英寸

工作原理

评估板的工作原理基于降压调节器的基本原理。当电路处于调节状态时，降压开关每个周期的导通时间由R1和输入电压 (V{IN}) 决定，计算公式为： [t{ON}=frac{V{IN}-1.5V}{1.13times10^{-10}times(R1 + 1.4kOmega)} + 100ns] 导通时间在 (V{IN}=8V) 时约为875ns，在 (V{IN}=40V) 时约为231ns，且导通时间与 (V{IN}) 成反比，以保持近乎恒定的开关频率。每个导通时间结束后，最小关断定时器确保降压开关至少关断155ns。在关断期间，负载电流由输出电容（C7、C8）提供。当输出电压下降到使FB引脚电压低于2.5V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。电流限制阈值在 (V{IN}=8V) 时约为640mA，在 (V{IN}=40V) 时约为730mA，这种变化是由于 (V_{IN}) 变化时纹波电流幅度的改变引起的。

板布局与探测注意事项

在给评估板供电时，需要注意以下几点：

1. 散热问题：在高输入电压和高负载电流下工作时，可能需要强制空气流动来散热。
2. 温度问题：LM34919和二极管D1在高输入电压和高负载电流下工作时可能会发热，触摸时需小心。
3. 安全问题：在高输入电压下探测电路时要格外小心，以防止受伤和对电路造成损坏。
4. 负载连接问题：在最大负载电流（0.6A）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。

板连接与启动

输入连接通过J1连接器完成，负载连接到J2（OUT）和J3（GND）端子。在启动前，应将电压表连接到输入和输出端子，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8V，此时输出电压应为5V。如果输入电压为8V时输出电压正确，则可根据需要增加输入电压并进行电路评估，但输入电压不得超过40V。

输出纹波控制

LM34919的FB引脚需要至少25mVp-p的纹波，且与SW引脚的开关波形同相，以确保正常工作。可以通过以下三种方式提供所需纹波：

选项A：最低成本配置

评估板在输出电容（C7、C8）上串联了R4。由于FB引脚需要至少25mVp-p的纹波，R4的选择是为了在输出端产生至少50mVp-p的纹波。使用0.39Ω的R4，在输入电压范围内，输出纹波范围为约60mVp-p至约140mVp-p。如果应用能够接受这种纹波水平，这是最经济的解决方案。

选项B：中等纹波配置

通过在R2上并联一个电容（Cff），这种配置比选项A在输出端产生的纹波更少。由于输出纹波通过Cff几乎无衰减地传递到FB引脚，R4可以减小，使输出端的最小纹波约为25mVp-p。Cff的最小值可通过以下公式计算： [C{ff}=frac{t{ON(max)}}{R2//R3}] 其中 (t_{ON(max)}) 是最大导通时间（在最小输入电压时），R2//R3是反馈电阻的并联等效值。

选项C：最小纹波配置

为了在输出端获得最小纹波，将R4设置为0Ω，并添加R5、C9和C10来为FB引脚生成所需的纹波。在这种配置中，输出纹波主要由输出电容的ESR和电感的纹波电流决定。FB引脚所需的纹波电压由R5、C10和C9生成，因为SW引脚的电压在 -1V至 (V_{IN}) 之间切换，C10的右端为虚拟地。R5和C10的值选择为在它们的连接处生成50 - 100mVp-p的三角波，该三角波通过C9耦合到FB引脚。计算R5、C10和C9值的步骤如下：

1. 计算电压 (V{A})： [V{A}=V{ox, T}-(V{sw} times (1-(V{va,n}/V{m})))] 其中 (V{SW}) 是关断期间SW引脚电压的绝对值（通常为1V），(V{IN}) 是最小输入电压。对于该电路，(V_{A}) 计算结果为4.63V，这是R5/C10连接处的近似直流电压，用于下一个方程。
2. 计算R5 x C10的乘积： [R5 times C10=frac{(V{IN}-V{A}) times t{ON}}{Delta V}] 其中 (t{ON}) 是最大导通时间（约875ns），(V_{IN}) 是最小输入电压，(Delta V) 是R5/C10连接处所需的纹波幅度，在本示例中为100mVp-p。 然后从标准值组件中选择R5和C10以满足上述乘积。通常C10为3000至5000pF，R5为10kΩ至300kΩ，C9选择比C10大，通常为0.1µF。

电感电流监测

可以使用电流探头在示波器上监测或查看电感的电流。移除R6，并在R6所在的两个大焊盘上安装一个合适的电流环，这样可以准确确定电感的纹波电流和峰值电流。

示波器探头适配器

评估板上提供了示波器探头适配器，用于监测SW引脚和电路输出（(V_{OUT})）的波形，无需使用探头的接地引线，从而避免从开关波形中拾取噪声。探头适配器适用于Tektronix P6137或类似直径为0.135英寸的探头。

最小负载电流

LM34919需要约1mA的最小负载电流，以确保升压电容（C5）在每个关断期间得到充分充电。在该评估板中，最小负载电流由反馈电阻提供，因此评估板在 (V_{OUT}) 处的最小负载电流可指定为零。

电路性能与波形

文档中还给出了评估板的电路性能图表，包括效率与负载电流、效率与输入电压、输出电压纹波、开关频率与输入电压、负载电流限制与输入电压等关系。同时，还展示了连续导通模式和不连续导通模式下的典型波形，帮助工程师更好地了解电路的工作状态。

通过以上对LM34919评估板的详细介绍，相信工程师们对该评估板有了更深入的了解。在实际应用中，根据具体需求选择合适的输出纹波控制方式和监测方法，能够充分发挥评估板的性能，为电路设计提供有力支持。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。