LM2727降壓控制器評(píng)估模塊使用指南

一、引言

德州儀器（TI）的LM2727評(píng)估板專(zhuān)為展示LM2727芯片的靈活性而設(shè)計(jì)，適用于多種組件。其輸入電壓限制與芯片相同，為2.2 VDC - 16 VDC，調(diào)節(jié)后的輸出電壓范圍從0.6 V到輸入電壓的85%。輸出電流受所選組件限制，由于電路板尺寸和SOIC - 8 MOSFET的限制，實(shí)際電流限制約為10 A。示例設(shè)計(jì)將12 V降壓至3.3 V，電流為4 A，開(kāi)關(guān)頻率為800 kHz。若要修改設(shè)計(jì)，可參考LM2727/LM2737 N溝道FET同步降壓調(diào)節(jié)器控制器的低輸出電壓數(shù)據(jù)手冊(cè)中的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)部分。

文件下載：LM2727EVAL.pdf

該電路板為四層結(jié)構(gòu)，頂層和底層為信號(hào)/電源走線(xiàn)，有一個(gè)內(nèi)部接地層和一個(gè)內(nèi)部分割電源層。所有層均為1盎司銅，電路板采用62密耳的FR4層壓板。

大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否會(huì)根據(jù)不同的輸入輸出要求來(lái)選擇合適的電路板層數(shù)和材料呢？

二、啟動(dòng)電壓

LM2727演示板的默認(rèn)電路使用自舉二極管和小電容（D1和(C{BOOT})）為高端MOSFET提供足夠的柵源電壓以驅(qū)動(dòng)FET。如果有一個(gè)單獨(dú)的電源軌，其值超過(guò)(V{IN})的兩倍，則可以通過(guò)BOOT連接器將這個(gè)較高的電壓直接連接到BOOT引腳，并使用一個(gè)0.1μF的旁路電容(C{C})。在這種情況下，應(yīng)從電路板上移除D1和(C{BOOT})。注意，不要同時(shí)連接(C{C})和(C{BOOT}/D1)。

這里大家思考一下，在實(shí)際應(yīng)用中，選擇單獨(dú)的電源軌供電和默認(rèn)電路供電，各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么呢？

三、雙MOSFET焊盤(pán)

LM2727演示板有兩個(gè)額外的焊盤(pán)，用于SOIC - 8封裝的雙N溝道MOSFET。焊盤(pán)Q3適用于如Vishay Siliconix的Si4816DY “LITTLEFOOT Plus” 等器件，焊盤(pán)Q4適用于如Vishay Siliconix的Si4826DY等器件。

四、低端二極管

有一個(gè)焊盤(pán)D2可用于放置一個(gè)肖特基二極管，與低端FET并聯(lián)。這樣可以提高效率，因?yàn)榉至⑿ぬ鼗O管的正向電壓比低端FET的體二極管低。該焊盤(pán)適合SMA尺寸的器件。如果需要，也可以完全移除低端FET，使LM2727作為異步降壓控制器運(yùn)行。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，添加肖特基二極管和移除低端FET，對(duì)電路性能會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響呢？

五、額外焊盤(pán)

1206焊盤(pán)Rc2和Cc3可用于有更復(fù)雜補(bǔ)償需求的設(shè)計(jì)。

六、布局優(yōu)化

LM2727 PCB布局可以通過(guò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的幾種技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)：

1. 減少寄生電感和電阻：從IC的HG和LG引腳到高端和低端MOSFET柵極的走線(xiàn)應(yīng)更短更粗，以減少其寄生電感和電阻。
2. 合理放置電容：中頻去耦電容(C{INX})應(yīng)盡可能靠近高端MOSFET的引腳放置；大容量輸入電容(C{IN 1})和(C{IN2})也應(yīng)靠近放置，以減小輸入電容和高端MOSFET之間的環(huán)路；肖特基二極管D2應(yīng)盡可能靠近低端MOSFET的引腳；本地電容(C{IN})、(C{BOOT})和(C{C})（如果使用）應(yīng)靠近LM2727 IC的引腳。這些技術(shù)有助于降低整個(gè)PCB的寄生電感。

大家在進(jìn)行PCB布局時(shí)，是否也會(huì)特別關(guān)注這些細(xì)節(jié)來(lái)優(yōu)化電路性能呢？

典型應(yīng)用電路物料清單

七、PCB布局

文檔中提供了PCB頂層和頂層覆蓋層、PCB底層和內(nèi)部電源層以及PCB整體的相關(guān)圖示。在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以根據(jù)這些圖示來(lái)更好地理解和優(yōu)化PCB布局。

八、修訂歷史

從2013年4月的修訂版C到2022年2月的修訂版D，主要更新了文檔中表格、圖形和交叉引用的編號(hào)格式，并更新了用戶(hù)指南的標(biāo)題。

在使用舊版本文檔時(shí)，大家是否會(huì)注意到這些修訂內(nèi)容對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)的影響呢？

總之，LM2727降壓控制器評(píng)估模塊為電子工程師提供了一個(gè)靈活的設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)合理選擇組件、優(yōu)化布局等方式，可以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。希望本文能對(duì)大家在使用LM2727評(píng)估模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。