LM34919評(píng)估板：功能、原理與應(yīng)用詳解

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，評(píng)估板是工程師們驗(yàn)證和測(cè)試電路性能的重要工具。今天，我們就來(lái)深入探討一下LM34919評(píng)估板，看看它的特性、工作原理以及如何在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮作用。

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評(píng)估板概述

LM34919評(píng)估板為設(shè)計(jì)工程師提供了一個(gè)功能完備的降壓調(diào)節(jié)器，采用恒定導(dǎo)通時(shí)間（COT）工作原理。該評(píng)估板能在8V至40V的輸入電壓范圍內(nèi)提供5V的輸出電壓，可提供高達(dá)600mA的負(fù)載電流，電流限制標(biāo)稱值為700mA。評(píng)估板上除了R5、C9和C10外，其余組件均已安裝，這幾個(gè)組件可用于管理輸出紋波，具體方法將在后續(xù)詳細(xì)介紹。

評(píng)估板規(guī)格

• 輸入電壓：8V - 40V
• 輸出電壓：5V
• 最大負(fù)載電流：600mA
• 最小負(fù)載電流：0A
• 電流限制：640mA - 730mA
• 測(cè)量效率：在 (V{IN}=8V)、(I{OUT}=300mA) 時(shí)為92.7%
• 標(biāo)稱開(kāi)關(guān)頻率：800kHz
• 尺寸：2.6英寸 x 1.6英寸 x 0.5英寸

工作原理

評(píng)估板的工作原理基于降壓調(diào)節(jié)器的基本原理。當(dāng)電路處于調(diào)節(jié)狀態(tài)時(shí)，降壓開(kāi)關(guān)每個(gè)周期的導(dǎo)通時(shí)間由R1和輸入電壓 (V{IN}) 決定，計(jì)算公式為： [t{ON}=frac{V{IN}-1.5V}{1.13times10^{-10}times(R1 + 1.4kOmega)} + 100ns] 導(dǎo)通時(shí)間在 (V{IN}=8V) 時(shí)約為875ns，在 (V{IN}=40V) 時(shí)約為231ns，且導(dǎo)通時(shí)間與 (V{IN}) 成反比，以保持近乎恒定的開(kāi)關(guān)頻率。每個(gè)導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束后，最小關(guān)斷定時(shí)器確保降壓開(kāi)關(guān)至少關(guān)斷155ns。在關(guān)斷期間，負(fù)載電流由輸出電容（C7、C8）提供。當(dāng)輸出電壓下降到使FB引腳電壓低于2.5V時(shí)，調(diào)節(jié)比較器啟動(dòng)一個(gè)新的導(dǎo)通時(shí)間周期。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的固定頻率操作，F(xiàn)B引腳需要至少25mV的紋波來(lái)切換調(diào)節(jié)比較器。電流限制閾值在 (V{IN}=8V) 時(shí)約為640mA，在 (V{IN}=40V) 時(shí)約為730mA，這種變化是由于 (V_{IN}) 變化時(shí)紋波電流幅度的改變引起的。

板布局與探測(cè)注意事項(xiàng)

在給評(píng)估板供電時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 散熱問(wèn)題：在高輸入電壓和高負(fù)載電流下工作時(shí)，可能需要強(qiáng)制空氣流動(dòng)來(lái)散熱。
2. 溫度問(wèn)題：LM34919和二極管D1在高輸入電壓和高負(fù)載電流下工作時(shí)可能會(huì)發(fā)熱，觸摸時(shí)需小心。
3. 安全問(wèn)題：在高輸入電壓下探測(cè)電路時(shí)要格外小心，以防止受傷和對(duì)電路造成損壞。
4. 負(fù)載連接問(wèn)題：在最大負(fù)載電流（0.6A）下，連接負(fù)載的電線尺寸和長(zhǎng)度很重要，要確保評(píng)估板與負(fù)載之間的電線沒(méi)有明顯的電壓降。

板連接與啟動(dòng)

輸入連接通過(guò)J1連接器完成，負(fù)載連接到J2（OUT）和J3（GND）端子。在啟動(dòng)前，應(yīng)將電壓表連接到輸入和輸出端子，用電流表或電流探頭監(jiān)測(cè)負(fù)載電流。建議將輸入電壓逐漸增加到8V，此時(shí)輸出電壓應(yīng)為5V。如果輸入電壓為8V時(shí)輸出電壓正確，則可根據(jù)需要增加輸入電壓并進(jìn)行電路評(píng)估，但輸入電壓不得超過(guò)40V。

輸出紋波控制

LM34919的FB引腳需要至少25mVp-p的紋波，且與SW引腳的開(kāi)關(guān)波形同相，以確保正常工作。可以通過(guò)以下三種方式提供所需紋波：

選項(xiàng)A：最低成本配置

評(píng)估板在輸出電容（C7、C8）上串聯(lián)了R4。由于FB引腳需要至少25mVp-p的紋波，R4的選擇是為了在輸出端產(chǎn)生至少50mVp-p的紋波。使用0.39Ω的R4，在輸入電壓范圍內(nèi)，輸出紋波范圍為約60mVp-p至約140mVp-p。如果應(yīng)用能夠接受這種紋波水平，這是最經(jīng)濟(jì)的解決方案。

選項(xiàng)B：中等紋波配置

通過(guò)在R2上并聯(lián)一個(gè)電容（Cff），這種配置比選項(xiàng)A在輸出端產(chǎn)生的紋波更少。由于輸出紋波通過(guò)Cff幾乎無(wú)衰減地傳遞到FB引腳，R4可以減小，使輸出端的最小紋波約為25mVp-p。Cff的最小值可通過(guò)以下公式計(jì)算： [C{ff}=frac{t{ON(max)}}{R2//R3}] 其中 (t_{ON(max)}) 是最大導(dǎo)通時(shí)間（在最小輸入電壓時(shí)），R2//R3是反饋電阻的并聯(lián)等效值。

選項(xiàng)C：最小紋波配置

為了在輸出端獲得最小紋波，將R4設(shè)置為0Ω，并添加R5、C9和C10來(lái)為FB引腳生成所需的紋波。在這種配置中，輸出紋波主要由輸出電容的ESR和電感的紋波電流決定。FB引腳所需的紋波電壓由R5、C10和C9生成，因?yàn)镾W引腳的電壓在 -1V至 (V_{IN}) 之間切換，C10的右端為虛擬地。R5和C10的值選擇為在它們的連接處生成50 - 100mVp-p的三角波，該三角波通過(guò)C9耦合到FB引腳。計(jì)算R5、C10和C9值的步驟如下：

1. 計(jì)算電壓 (V{A})： [V{A}=V{ox, T}-(V{sw} times (1-(V{va,n}/V{m})))] 其中 (V{SW}) 是關(guān)斷期間SW引腳電壓的絕對(duì)值（通常為1V），(V{IN}) 是最小輸入電壓。對(duì)于該電路，(V_{A}) 計(jì)算結(jié)果為4.63V，這是R5/C10連接處的近似直流電壓，用于下一個(gè)方程。
2. 計(jì)算R5 x C10的乘積： [R5 times C10=frac{(V{IN}-V{A}) times t{ON}}{Delta V}] 其中 (t{ON}) 是最大導(dǎo)通時(shí)間（約875ns），(V_{IN}) 是最小輸入電壓，(Delta V) 是R5/C10連接處所需的紋波幅度，在本示例中為100mVp-p。 然后從標(biāo)準(zhǔn)值組件中選擇R5和C10以滿足上述乘積。通常C10為3000至5000pF，R5為10kΩ至300kΩ，C9選擇比C10大，通常為0.1μF。

電感電流監(jiān)測(cè)

可以使用電流探頭在示波器上監(jiān)測(cè)或查看電感的電流。移除R6，并在R6所在的兩個(gè)大焊盤(pán)上安裝一個(gè)合適的電流環(huán)，這樣可以準(zhǔn)確確定電感的紋波電流和峰值電流。

示波器探頭適配器

評(píng)估板上提供了示波器探頭適配器，用于監(jiān)測(cè)SW引腳和電路輸出（(V_{OUT})）的波形，無(wú)需使用探頭的接地引線，從而避免從開(kāi)關(guān)波形中拾取噪聲。探頭適配器適用于Tektronix P6137或類(lèi)似直徑為0.135英寸的探頭。

最小負(fù)載電流

LM34919需要約1mA的最小負(fù)載電流，以確保升壓電容（C5）在每個(gè)關(guān)斷期間得到充分充電。在該評(píng)估板中，最小負(fù)載電流由反饋電阻提供，因此評(píng)估板在 (V_{OUT}) 處的最小負(fù)載電流可指定為零。

電路性能與波形

文檔中還給出了評(píng)估板的電路性能圖表，包括效率與負(fù)載電流、效率與輸入電壓、輸出電壓紋波、開(kāi)關(guān)頻率與輸入電壓、負(fù)載電流限制與輸入電壓等關(guān)系。同時(shí)，還展示了連續(xù)導(dǎo)通模式和不連續(xù)導(dǎo)通模式下的典型波形，幫助工程師更好地了解電路的工作狀態(tài)。

通過(guò)以上對(duì)LM34919評(píng)估板的詳細(xì)介紹，相信工程師們對(duì)該評(píng)估板有了更深入的了解。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)具體需求選擇合適的輸出紋波控制方式和監(jiān)測(cè)方法，能夠充分發(fā)揮評(píng)估板的性能，為電路設(shè)計(jì)提供有力支持。你在使用類(lèi)似評(píng)估板時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。