探索LM34923评估板：设计与应用指南

在电子设计领域，评估板是工程师验证和测试新器件性能的重要工具。今天，我们将深入探讨TI公司的LM34923评估板，它为设计工程师提供了一个功能完备的降压调节器解决方案。

文件下载：LM34923EVAL/NOPB.pdf

评估板概述

LM34923评估板采用恒定导通时间（COT）工作原理，在6V至75V的输入电压范围内提供5V输出，最大负载电流可达500mA，电流限制标称值为1A。其主要规格如下：

• 输入电压：6V - 75V
• 输出电压：5V
• 最大负载电流：500mA
• 最小负载电流：0A
• 电流限制：1A（标称）
• 测量效率：在 (V{IN}=6V) 、 (I{OUT}=100mA) 时为94.75%
• 标称开关频率：200kHz
• 尺寸：2.6英寸 x 1.6英寸

工作原理

评估板的降压开关导通时间由R1和输入电压 (V{IN}) 决定，计算公式为： [t{on}=frac{V{IN}-0.5V}{1.25times10^{-10}times(R1 + 500Omega)}+30ns] 导通时间在 (V{IN}=6V) 时约为4.38µs，在 (V{IN}=75V) 时约为351ns，且与 (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260ns。在关断期间，负载电流由输出电容C2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。

布局与探测注意事项

在为评估板供电时，需要注意以下几点：

• 当在高输入电压和高负载电流下运行时，可能需要强制空气流动。
• 在高输入电压和高负载电流下运行时，LM34923可能会发热。
• 在高输入电压下探测电路时要格外小心，以防止受伤和电路损坏。
• 在最大负载电流下，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不会有显著的电压降。

连接与启动

输入连接到J1连接器，负载连接到J2（OUT）和J3（GND）端子。启动前，应将电压表连接到输入和输出端子，并使用电流表或电流探头监测负载电流。建议逐渐将输入电压增加到6V，此时输出电压应为5V。如果输出电压正确，则可根据需要增加输入电压，但不要超过75V。

输出纹波控制

LM34923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。以下是三种不同的纹波控制配置：

选项A：最低成本配置

在这种配置中，R7与输出电容C2串联。由于FB引脚需要≥25mVp-p的纹波，R7的选择应使 (V{OUT}) 产生≥50mVp-p的纹波。使用1Ω的R7， (V{OUT}) 的纹波在输入电压范围内从约51mVp-p到约280mVp-p。如果应用可以接受这种纹波水平，这是最经济的解决方案。

选项B：降低纹波配置

通过在R5两端添加一个电容C8，这种配置比选项A产生更少的 (V{OUT}) 纹波。C8的最小值计算公式为： [C8geqfrac{3times t{on(max)}}{(R5//R6)}] 由于输出纹波通过C8几乎无衰减地传递到FB引脚，R7可以减小，使 (V{OUT}) 的最小纹波约为25mVp-p。在输入电压范围内， (V{OUT}) 的纹波从28mVp-p到159mVp-p。

选项C：最小纹波配置

为了获得最小的 (V_{OUT}) 纹波，将R7设置为0Ω，并添加R8、C6和C7来为FB引脚生成所需的纹波。输出纹波主要由输出电容的特性和电感器的纹波电流决定。R8和C6的选择应在它们的连接处产生30 - 100mVp-p的三角波，该三角波通过C7耦合到FB引脚。通过以下步骤计算R8、C6和C7的值：

1. 计算电压 (V_A) ： [VA = V{OUT}-(V{SW}times(1 - frac{V{OUT}}{V{IN}}))] 其中 (V{SW}) 是关断期间SW引脚电压的绝对值， (V_{IN}) 是最小输入电压。
2. 计算R8 x C6的乘积： [R8times C6=frac{(V_{IN}pm VA)times t{on}}{Delta V}] 其中 (t{on}) 是最大导通时间， (Delta V) 是R8/C6连接处所需的纹波幅度。通常，C6为3000 - 10000pF，R8为10kΩ - 300kΩ，C7选择比C6大，通常为0.1µF。 (V{OUT}) 的纹波通常小于10mVp-p。

欠压检测器

欠压检测器可用于监测输入电压或任何其他系统电压，只要UV引脚的电压不超过其最大额定值。在评估板上，通过电阻R2和R3监测输入电压。需要将一个小于10V的适当上拉电压连接到测试点TP2 - UVO，R4是UVO输出的上拉电阻。可以在TP3 - Status测试点监测欠压状态。UVO输出在输入电压超过12V时变为低电平，在输入电压低于11V时变为高电平。如果需要更改阈值，可以使用以下公式确定电阻值： [R3=frac{R2times2.5V}{V{UVH}-2.5V}] [R2=frac{V{UVH}-V{UVL}}{5mu A}] 其中 (V{UVH}) 是输入电压的上限阈值， (V_{UVL}) 是下限阈值，UV引脚的阈值为2.5V。

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电流。移除R9，并在R9所在的两个大焊盘之间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，避免使用探头的接地引线拾取开关波形的噪声。

物料清单（BOM）

评估板的物料清单包含了各种陶瓷电容、电感、二极管、电阻和开关调节器等组件，具体信息如下表所示：	Item	Description	Mfg., Part Number	Package	Value
C1	Ceramic Capacitor	TDK C3225X7R2A225M	1210	2.2 µF, 100V
C2	Ceramic Capacitor	TDK C3225X7R1C156M	1210	15 µF, 16V
C3	Ceramic Capacitor	TDK C1608X7R1C105K	0603	1 µF, 16V
C4	Ceramic Capacitor	TDK C1608X7R2A103K	0603	0.01 µF, 100V
C5	Ceramic Capacitor	TDK C2012X7R2A104M	0805	0.1 µF, 100V
C6	Ceramic Capacitor	TDK C1608X7R2A332K	0603	3300 pF, 100V
C7	Ceramic Capacitor	TDK C2012X7R2A104M	0805	0.1 µF, 100V
C8	Unpopulated
C9	Ceramic Capacitor	TDK C1608X7R2A102K	0805	1000 pF, 100V
L1	Inductor	Coiltronics DR74-820-R or Wurth Electronics 744771182		82 uH,1A
D1	Schottky Rectifier	Diodes Inc DFLS1100	Power DI123	100V, 1.0A
R1	Resistor	Vishay CRCW0603191KF	0603	191k Ω
R2	Resistor	Vishay CRCW0603200KF	0603	200k Ω
R3	Resistor	Vishay CRCW060359KOF	0603	59 k Ω
R4	Resistor	Vishay CRCW0603100KF	0603	100 k Ω
R5	Resistor	Vishay CRCW06033KO1F	0603	3.01 k Ω
R6	Resistor	Vishay CRCW06033KO1F	0603	3.01 k Ω
R7	Resistor	Vishay CRCW06030000Z	0603	0 Ω jumper
R8	Resistor	Vishay CRCW060336K5F	0603	36.5 k Ω
R9	Resistor	Vishay CRCW06030000Z	0603	0 Ω jumper
U1	Switching Regulator	LM34923	VSSOP-10

电路性能与典型波形

评估板的电路性能通过输出电压纹波、开关频率与输入电压的关系、电流限制与输入电压的关系、线路调节和负载调节等指标来体现。同时，还提供了典型波形，如SW引脚波形、输出电压波形和电感电流波形等，帮助工程师更好地理解电路的工作情况。

PCB布局

评估板的PCB布局包括丝印层、顶层和底层，合理的布局有助于提高电路的性能和稳定性。

总结

LM34923评估板为工程师提供了一个方便的平台，用于测试和验证LM34923降压调节器的性能。通过不同的纹波控制配置，工程师可以根据具体应用需求优化输出纹波。同时，欠压检测器和电感电流监测功能为电路的安全和性能监测提供了保障。在使用评估板时，工程师需要注意布局、连接和操作的细节，以确保电路的正常运行。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。