探秘LM5119评估板：双输出降压转换器的卓越性能与设计要点

在电子工程师的日常工作中，降压转换器的设计与应用是一项至关重要的任务。而德州仪器（TI）的LM5119评估板，凭借其出色的性能和灵活的配置，为工程师们提供了一个理想的解决方案。今天，就让我们一同深入探讨LM5119评估板的相关特性、使用注意事项以及性能表现。

文件下载：LM5119EVAL/NOPB.pdf

评估板概述

LM5119评估板采用了LM5119双仿真电流模式同步降压控制器，为设计工程师提供了一个功能完备的双输出降压转换器。该评估板可在14V至55V的输入电压范围内，提供10V和5V的双输出，同时也能轻松配置为单路10V、8A的调节器。

评估板性能参数

基本参数

• 输入电压范围为14V至55V，输出电压分别为10V（CH1）和5V（CH2），输出电流对应为4A（CH1）和8A（CH2）。
• 标称开关频率为230 KHz，支持同步降压操作和二极管仿真模式。
• 具备打嗝模式过载保护功能，还支持外部VCC供电。

供电与负载注意事项

正确连接

输入连接通过J1（VIN）和J2（RTN/GND）连接器，CH1负载连接到J3（OUT1+）和J4（OUT1-/GND），CH2负载连接到J6（OUT2+）和J5（OUT2-/GND）。在连接电源和负载时，务必选择正确的连接器和合适的线径。

电源要求

电源和电缆必须对评估板呈现低阻抗。若电缆不足或电源阻抗过高，在电源上电时，由于评估板的浪涌电流，会导致电压下降；在下电时，则会出现过冲现象。若电源的输出电压下降或过冲小于0.7V，则无需额外的外部大容量输入电容。该评估板设计中，欠压锁定（UVLO）设置较为保守，而UVLO迟滞设置较为激进。最小工作输入电压取决于电源的输出电压下降/过冲以及LM5119的强制关断时间。

负载操作

使用电子负载时，强烈建议在轻负载下启动评估板，然后缓慢增加负载。若要在最大负载下启动，必须使用电阻排。一般来说，电子负载更适合监测稳态波形。

气流要求

长时间在高输入电压和满功率下运行会导致MOSFET过热，因此应始终提供至少200LFM的风扇。

快速启动步骤

1. 将电源电流限制设置为至少16A，将电源连接到J1和J2。
2. 在J3和J4之间连接一个4A容量的负载，在J6和J5之间连接一个8A容量的负载。
3. 将输入电压设置为24V并开启电源。
4. 测量输出电压，CH1应稳定在10V，CH2应稳定在5V。
5. 缓慢增加负载电流，同时监测输出电压，输出应在达到满载电流时保持稳定。
6. 缓慢扫描输入电压从14V到55V，同时监测输出电压，输出应保持稳定。

波形分析

软启动

给评估板上电时，软启动电容和其他组件使输出电压线性增加，且每个输出的软启动时间可独立控制。在特定负载条件下（10V输出接3Ω负载，5V输出接1Ω负载），可观察到输出电压在启动过程中的变化情况。

负载瞬态响应

当5V输出的负载从2A变化到6A时，可观察到输出电压的下降和过冲现象，这反映了评估板在负载突然变化时的响应能力。

过载保护

评估板采用打嗝模式过载保护，重启时间可通过C11编程设置。在CH2输出短路的情况下，可看到打嗝模式的工作情况，且一个通道可正常工作，而另一个通道处于过载保护状态。

外部时钟同步

评估板上设有TP1（SYNC）测试点，可将内部振荡器与外部时钟同步。每个通道的工作相位相差180°。

关机

当UVLO引脚电压小于1.26V时，开关停止工作，软启动电容通过内部开关放电。

性能特性

从效率曲线可以看出，电源转换器在24V输入、满载电流时的效率可达96%。通过监测评估板的输入和输出电流、电压，可直观了解其性能表现。

评估板配置

单路10V 8A输出的交错降压操作

评估板可轻松转换为具备交错操作的10V、8A单输出调节器。为避免CH1和CH2输出之间的电压差，建议将电子负载连接在短路棒的中心。要实现最大输出电流为8A的单路10V输出，需在R21和R22处安装0Ω电阻，并断开R6、C15和C14。用于测试交错操作的电子负载应具备超过8A的能力。

外部VCC供电与VCC禁用

外部VCC供电有助于降低高输入电压下LM5119的温度和功率损耗。通过安装D3和D4，可从外部电源为VCC供电，使用TP3作为外部VCC电源的输入，并设置0.1A的电流限制。当外部VCC电压小于7V时，应正确选择R36、R35和C45的值。为防止VCC通过内部二极管向VIN反向电流，外部VCC电压应始终低于VIN。在该评估板中，VCC1和VCC2由10V输出供电以实现高效率。

环路响应测量

评估板上设有TP5和TP6（TP7和TP8）测试点，用于测量CH1（CH2）的环路传输函数。详细信息可参考AN - 1889《如何测量电源的环路传输函数》（SNVA364）。

物料清单与PCB布局

文档中还提供了详细的物料清单（BOM），列出了各个元件的参数、封装、型号和制造商。同时，展示了PCB布局的相关信息，这对于工程师在实际设计和调试过程中具有重要的参考价值。

总之，LM5119评估板为电子工程师提供了一个功能强大、配置灵活的降压转换器解决方案。通过深入了解其性能特点、使用方法和注意事项，工程师们能够更加高效地进行设计和开发。大家在使用过程中是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。