探索LM3753/54評估板：性能與應(yīng)用全解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，一款高效、可靠的電源轉(zhuǎn)換器評估板對于工程師來說至關(guān)重要。德州儀器（Texas Instruments）的LM3753/54評估板就是這樣一款備受關(guān)注的產(chǎn)品，它為設(shè)計工程師提供了一個基于雙LM3753或LM3754 2相降壓控制器的全功能電源轉(zhuǎn)換解決方案。

文件下載：LM3754EVAL/NOPB.pdf

評估板概述

基本參數(shù)

LM3753/54評估板能夠產(chǎn)生每相25A、總電流達(dá)100A的1.2V輸出電壓。其開關(guān)頻率設(shè)定為每相300kHz，在輸入和輸出端實現(xiàn)了1.2MHz的有效頻率。每個控制器輸出的柵極信號相位相差180度，兩個控制器之間有90度的相移。該評估板的印刷電路板由4層FR4材料組成，所有層均采用2盎司銅。

性能指標(biāo)

• 輸入范圍：6V至18V
• 輸出電壓：1.2V ± 1%
• 輸出電流：0A至100A
• 開關(guān)頻率：300kHz
• 負(fù)載調(diào)節(jié)率：0.1%
• 板尺寸：4.2 x 5.4 x 0.063英寸

供電與加載注意事項

快速設(shè)置步驟

1. 電源連接：使用至少具有30A電流能力的輸入電源，將電源的正輸出連接到VIN端子T1，負(fù)輸出連接到輸入GND端子T2。
2. 負(fù)載連接：將具有100A能力的負(fù)載連接到VOUT端子T3和GND端子T4。
3. LM3753特定設(shè)置：僅針對LM3753，將輔助電源連接到TRACK端子TP13和GND端子TP2，并將電源電壓設(shè)置為3.3V。因為LM3753的配置使得VOUT跟隨TRACK輸入，所以不向TRACK施加電壓，VOUT將無法啟動。
4. 開關(guān)和調(diào)節(jié)設(shè)置：確保負(fù)載脈沖開關(guān)SW1處于中間OFF位置，檢查電流限制微調(diào)器R18和R26是否完全順時針旋轉(zhuǎn)以獲得最大輸出電流。安裝J1、J3、J5和J7，打開J2、J4、J6和J8。
5. 初始上電：在無負(fù)載的情況下將VIN設(shè)置為12V，打開輸入電源（對于LM3753的TRACK，隨后打開輔助電源），輸出電壓應(yīng)穩(wěn)定在1.2V左右。
6. 負(fù)載測試：緩慢增加負(fù)載，同時監(jiān)測輸出電壓，輸出電壓應(yīng)在高達(dá)100A的滿載電流下保持穩(wěn)定。
7. 輸入電壓變化測試：緩慢將輸入電壓從6V變化到18V，輸出電壓應(yīng)保持在1.2V左右。

板配置詳解

LM3753 TRACK

LM3753評估板配置為VOUT跟隨TRACK輸入。為了在輸出端產(chǎn)生1.2V電壓，TRACK引腳必須連接到3.3V輔助電源。為防止啟動時出現(xiàn)電流限制，3.3V TRACK信號的上升時間應(yīng)長于100μs。

LM3754軟啟動

LM3754評估板配置為VOUT跟隨SS信號，該信號由C12和內(nèi)部10μA電流源設(shè)置。這使得LM3754可以在僅連接到VIN的單個電源下獨立運行。

輸出電壓紋波測量

輸出電壓紋波測量應(yīng)直接在輸出電容器C66的TP3和TP4端子之間進行。為了減少測量中的噪聲，必須盡量減小示波器探頭尖端與接地引線之間的環(huán)路面積。可以通過移除探頭的彈簧尖端和接地引線，然后將裸線纏繞在示波器探頭軸上來實現(xiàn)。將裸線連接到電容器的接地端，探頭尖端連接到電容器的正端進行測量。

外部時鐘同步

評估板上提供了SYNCIN端子，用于將轉(zhuǎn)換器與225kHz至375kHz的外部時鐘或其他固定頻率信號同步。

電源良好監(jiān)測

PGOOD端子用于監(jiān)測電源良好信號。當(dāng)VCC1處的PGOOD為高電平時，輸出電壓在電源良好窗口內(nèi)。

輸出電壓調(diào)整

評估板上提供了MARGIN端子，用于將輸出電壓調(diào)整±5%。將MARGIN端子接地將使輸出電壓升高5%，將MARGIN端子連接到VOUT將使輸出電壓降低5%。

DCR和電阻感應(yīng)

LM3753/54默認(rèn)選擇電阻感應(yīng)選項。若要配置為DCR（電感直流電阻）感應(yīng)，需移除J1、J3、J5和J7，將電流限制微調(diào)器R18和R26完全逆時針旋轉(zhuǎn)以降低直流電阻，短接電源連接J2、J4、J6和J8。

負(fù)載脈沖發(fā)生器

板載負(fù)載脈沖發(fā)生器便于評估輸出電壓的瞬態(tài)響應(yīng)。LPI（負(fù)載脈沖輸入）和LPO（負(fù)載脈沖輸出）端子提供了與負(fù)載脈沖發(fā)生器的接口。將SW1設(shè)置為EXT可使LPI連接到LPO，從而允許負(fù)載脈沖發(fā)生器由外部5V邏輯信號驅(qū)動；將SW1設(shè)置為INT可使負(fù)載脈沖發(fā)生器由內(nèi)部生成的1ms脈沖（占空比為5%）驅(qū)動。J9用于選擇負(fù)載量，J9打開時，負(fù)載分支1工作，吸取1.2V / 0.05Ω = 24A電流；J9短接時，負(fù)載分支1和負(fù)載分支2工作，吸取1.2V / 0.025Ω = 48A電流。

過溫保護

當(dāng)PC板溫度超過105°C時，LM26LV提供過溫保護，通過拉低/FAULT總線來停止開關(guān)操作。當(dāng)板溫度降至100°C以下時，恢復(fù)正常操作。VTEMP端子提供與溫度成反比的模擬電壓。

VCC1、VCC2和VDD

VCC和VDD端子提供了板上電壓的監(jiān)測點。對于評估板，VDD由LM3753/54控制的NPN線性穩(wěn)壓器生成。為了展示最大功率級效率，可以使用5V電流限制的外部電源為VDD供電，但在向VDD端子施加外部電壓時必須格外小心。在任何情況下，當(dāng)VIN < 5V時，都不應(yīng)向VDD施加電壓，否則會損壞LM3753/54。

有源負(fù)載

許多恒流型有源負(fù)載在啟動時可能會出現(xiàn)初始短路，且持續(xù)時間超過正常軟啟動周期。為避免啟動時出現(xiàn)電流限制，應(yīng)在輸出電壓穩(wěn)定后再打開負(fù)載。使用具有恒阻模式的有源負(fù)載可以避免此啟動時序問題。

典型性能特性

評估板的典型性能特性包括不同輸入電壓和負(fù)載條件下的效率、輸出負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、啟動和故障恢復(fù)過程等。通過一系列圖表展示了這些性能，如不同輸入電壓下的效率曲線、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)波形等，為工程師提供了直觀的性能參考。

評估板原理圖和物料清單

文檔提供了評估板的原理圖，包括主電路、從電路和接口電路的詳細(xì)圖示。同時，還列出了LM3753和LM3754評估板的物料清單，包括各個元件的參數(shù)、封裝、制造商和數(shù)量等信息，為工程師進行電路設(shè)計和元件選型提供了詳細(xì)的參考。

PCB布局

評估板的PCB布局包括頂層元件和覆蓋層、頂層銅層、中間層1銅層、中間層2銅層、底層銅層以及底層元件和覆蓋層的圖示。合理的PCB布局對于評估板的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要，工程師可以根據(jù)這些圖示進行PCB設(shè)計和優(yōu)化。

LM3753/54評估板為電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計和測試提供了一個全面、可靠的平臺。通過深入了解其性能特性、配置方法和使用注意事項，工程師可以更好地利用該評估板進行電源電路的設(shè)計和優(yōu)化。你在使用類似評估板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。