LM25010評估板：設計與應用全解析

作為電子工程師，在電源設計領域，LM25010評估板是一款值得深入研究的工具。今天，我們就來詳細探討一下這款評估板的設計特點、工作原理以及實際應用中的注意事項。

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評估板概述

LM25010EVAL評估板為設計工程師提供了一個功能完備的降壓調節(jié)器，采用恒定導通時間（COT）工作原理。它能在6V - 42V的輸入電壓范圍內提供5V的輸出電壓，電路可提供高達1A的負載電流，電流限制設置約為1.3A。除R6和C9 - C11外，評估板已安裝所有外部組件，這些組件可用于降低輸出紋波。

主要規(guī)格參數

• 輸入電壓：6V至42V
• 輸出電壓：5V
• 最大負載電流：1.0A
• 最小負載電流：0A
• 電流限制：1.3A
• 測量效率：在 (V{IN}=6V) ， (I{OUT }=200mA) 時為95.5%
• 標稱開關頻率：200kHz
• 尺寸：2.25英寸 x 0.88英寸 x 0.47英寸

工作原理

評估板的導通時間根據以下公式計算： [t{ON}=frac{1.18 × 10^{-10} times(R 1+1.4 k)}{left(V{IN}-1.4 Vright)}+67 ns] 導通時間范圍從 (V{IN }=6V) 時的約5000ns到 (V{IN}=42V) 時的約650ns，且與 (V_{IN }) 成反比，以保持近乎恒定的開關頻率。每個導通時間結束時，最小關斷定時器確保降壓開關至少關斷260ns。在關斷期間，輸出電容（C7）由負載電流放電。當輸出電壓下降到FB引腳電壓低于2.5V時，調節(jié)比較器啟動新的導通時間周期。為實現穩(wěn)定的固定頻率操作，FB引腳需要約25mV的紋波來切換調節(jié)比較器。

評估板使用注意事項

布局與探測

• 散熱：在高輸入電壓和高負載電流下工作時，需要強制空氣流動，因為LM25010和二極管D1會發(fā)熱。
• 安全：在高輸入電壓下探測電路時要格外小心，防止受傷和電路損壞。
• 負載連接：在最大負載電流（1A）時，連接負載的電線尺寸和長度很重要，要確保評估板與負載之間的電線沒有明顯的電壓降。

連接與啟動

輸入連接到J1連接器，負載通常連接到J3連接器的OUT1和GND端子。啟動前，應在輸入和輸出端子連接電壓表，用電流表或電流探頭監(jiān)測負載電流。建議將輸入電壓逐漸增加到6V，此時輸出電壓應為5V。如果輸出電壓正確，可根據需要增加輸入電壓并評估電路。

降低輸出紋波

LM25010在FB引腳需要至少25mVp - p的紋波，且與SW引腳的開關波形同相，以確保正常工作。以下是幾種降低輸出紋波的方法：

紋波降低選項A

評估板默認安裝C8， (R 4 = 0.68Ω) ，C8將輸出紋波直接耦合到FB，提供相對較低的輸出紋波。C8的最小值根據以下公式計算： [C 8=frac{L{G N(max )}}{(R 2 / / R 3)}] 其中 (t{ON(max )}) 是最小 (V{IN }) 時的最大導通時間，R2//R3是R2和R3的等效并聯值。對于該評估板， (t{ON(max )}) 約為5000ns， (R 2 / / R 3 = 2.5kΩ) ，因此C8的最小值為0.002μF。輸出紋波幅值在 (V_{IN }) 變化范圍內為30mVp - p至150mVp - p。

紋波降低選項B

添加R6、C9、C10，將R4替換為零歐姆，C8和C11位置留空。R6和C9用于在其結點產生30 - 40mVp - p的三角波，該三角波通過C10耦合到FB引腳。計算R6、C9和C10值的步驟如下：

1. 計算電壓 (V{A}) ： [V{A}=V{CA} pi - (V{sw}, x(1-(V{our}/Vin)))] 其中 (V{SW}) 是關斷期間SW引腳電壓的絕對值（通常為1V），Vin是最小輸入電壓。對于該電路， (V_{A}) 計算為4.83V。
2. 計算R6?C9乘積： [R 6 cdot C 9=frac{left(Vin-V{A}right) × t{ON}}{Delta V}] 其中 (t{ON}) 是最小 (V{IN }) 時的導通時間（約5μs）， (Delta V) 是R6/C9結點所需的紋波幅值（本例為30mV）。計算得到 (R 6 cdot C 9 = 1.95 × 10^{4}) 。選擇標準值組件滿足該乘積，例如C9為1000pF，R6為195kΩ，C10為0.01μF。在連續(xù)導通模式下（負載電流在120mA至1.3A之間）， (V_{OUT1}) 的紋波范圍為3mVp - p至11mVp - p；在非連續(xù)導通模式下（負載電流低于120mA），紋波范圍為約40mVp - p至約120mVp - p；在電流限制模式下，紋波范圍為約100mVp - p至約300mVp - p。

紋波降低選項C

將負載連接到 (V_{OUT2}) （保留R4）。該輸出的紋波在輸入電壓范圍內為約3mVp - p至約10mVp - p，但由于R4的存在， (OUT2) 的負載調節(jié)不如 (OUT1) 好。此選項適用于負載電流相對恒定的應用。

增加電流限制

評估板的電流限制在負載電流約為1.3A時啟動。如果需要為特定應用增加電流限制，必須在板上添加R5。確定該電阻的合適值，請參考LM25010/LM25010Q 42V，1.0A降壓開關穩(wěn)壓器數據手冊（SNVS419）。

最小負載電流

LM25010需要約500μA的最小負載電流，以確保升壓電容（C6）在每個關斷期間充分充電。在該評估板中，反饋電阻（R2，R3）提供最小負載電流，使 (OUT1) （或 (OUT2) ）的最小負載電流可指定為零。

總結

LM25010評估板是一款功能強大的降壓調節(jié)器評估工具，通過合理的設計和使用，可以滿足不同應用場景的需求。在實際應用中，我們需要根據具體要求選擇合適的紋波降低方法和電流限制設置，同時注意布局、散熱和安全等問題。希望本文能為電子工程師在使用LM25010評估板時提供一些有用的參考。大家在實際應用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。