德州儀器LMZ1050x評(píng)估板深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源模塊的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。德州儀器（TI）的LMZ1050x評(píng)估板為工程師們提供了一個(gè)可靠的解決方案，下面我們就來詳細(xì)了解一下這款評(píng)估板。

文件下載：LMZ10503EVAL/NOPB.pdf

一、LMZ1050x芯片特性

1. 輸入輸出電壓范圍

LMZ1050x能接受2.95V至5.5V的輸入電壓軌，可提供低至0.8V的可調(diào)且高精度輸出電壓。這種寬輸入輸出范圍使得它在不同的應(yīng)用場景中都能發(fā)揮作用，你是否在思考它能適配哪些具體的設(shè)備呢？

2. 固定頻率PWM開關(guān)

采用1MHz固定頻率PWM開關(guān)，這帶來了可預(yù)測的EMI特性。在電磁兼容性要求較高的設(shè)計(jì)中，這一特性無疑是一大優(yōu)勢。

3. 外部補(bǔ)償與電容選擇

通過兩個(gè)外部補(bǔ)償組件可以調(diào)整以設(shè)置最快響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)允許使用陶瓷和/或電解輸出電容器。這種靈活性為工程師在不同的負(fù)載和環(huán)境條件下優(yōu)化電路性能提供了可能。

4. 軟啟動(dòng)與保護(hù)功能

外部可編程軟啟動(dòng)電容便于控制啟動(dòng)過程。此外，它還具備無損逐周期峰值電流限制、熱關(guān)斷、輸入欠壓鎖定和預(yù)偏置啟動(dòng)等保護(hù)功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

二、評(píng)估板規(guī)格

1. 電壓與電流參數(shù)

• 輸入電壓 (V_{IN}) 范圍為2.95V至5.5V。
• 默認(rèn)輸出電壓 (V_{OUT}) 為2.5V，通過調(diào)整電阻可以設(shè)置不同的輸出電壓。
• 輸出電流 (I_{OUT}) 有0A至3A、4A和5A三種可選。
• 在2.5V輸出時(shí)，反饋電壓精度在 (T_{J}=-40^{circ}C) 至125°C范圍內(nèi)為±2.5%，在溫度變化范圍內(nèi)為±1.63%。

2. 熱阻參數(shù)

熱阻 (theta{JA}=20^{circ}C/W)，(theta{JC}=1.9^{circ}C/W)，這對于評(píng)估芯片在不同功率下的散熱情況非常重要。

3. 電路板設(shè)計(jì)

評(píng)估板采用四層設(shè)計(jì)，頂層和底層為1oz銅，兩個(gè)內(nèi)層為1/2oz銅。尺寸為2.25英寸×2.25英寸（5.8cm×5.8cm），厚度為62mil（0.062英寸），基于FR4層壓板。

三、評(píng)估板設(shè)計(jì)理念

1. 低噪聲設(shè)計(jì)

評(píng)估板旨在展示輸入和輸出線上的低傳導(dǎo)噪聲。為此，板上布置了四個(gè)輸入電容器（(C{in1}-C{in4})）和三個(gè)輸出電容器（(C{01}-C{03})）。雖然并非所有的輸入和輸出濾波電容器都必須用于符合輻射標(biāo)準(zhǔn)，但對于通過輻射發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)（EN55022，B類）的電路示例，大家可以參考圖19。

2. 輸入線諧振抑制

(C_{ins}) 的存在是為了減少由連接臺(tái)式電源與評(píng)估板的電纜中的電感和電阻以及輸入電容器產(chǎn)生的輸入線諧振。

四、額外組件布局

1. 跟蹤功能使用

當(dāng)使用LMZ1050x的跟蹤功能時(shí)，需要移除軟啟動(dòng)電容 (C{ss})，并在 (R{trkb}) 和 (R{trkt}) 上使用電阻分壓器。同時(shí)，提供了接地和 (V{trix}) 接口，方便連接。

2. 精密使能電路

評(píng)估板集成了一個(gè)精密使能電路，通過一個(gè)100kΩ上拉電阻拉高至 (V{IN})。用戶可以將使能引腳拉低至地。頂層使能電阻為 (R{ent})，底層使能電阻為 (R_{enb})。詳細(xì)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可參考LMZ1050x數(shù)據(jù)手冊的設(shè)計(jì)指南和操作說明部分。

3. 多電源軌系統(tǒng)應(yīng)用

在具有多個(gè)電源軌的系統(tǒng)中，為防止LMZ1050x過早開啟，精密使能和跟蹤功能在主輸入電壓軌上電時(shí)非常有用。

五、性能特性

1. 效率與負(fù)載電流關(guān)系

從給出的圖表可以看出，不同型號(hào)（LMZ10503、LMZ10504、LMZ10505）在不同輸入電壓（3.3V和5V）下，效率隨負(fù)載電流的變化情況。這對于評(píng)估在不同負(fù)載條件下的電源效率非常有幫助，你是否會(huì)根據(jù)這些數(shù)據(jù)來優(yōu)化你的電源設(shè)計(jì)呢？

2. 電流降額與環(huán)境溫度關(guān)系

不同型號(hào)在不同輸入電壓下，電流降額隨環(huán)境溫度的變化曲線清晰展示了芯片在不同溫度環(huán)境下的性能表現(xiàn)。這對于在高溫環(huán)境下使用該評(píng)估板的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

3. 輸出電壓紋波與負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

通過圖表可以看到不同輸入電壓、輸出電流下的輸出電壓紋波情況，以及負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的表現(xiàn)。這對于評(píng)估電源在動(dòng)態(tài)負(fù)載下的穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。

六、電路示例與PCB布局

1. 符合輻射標(biāo)準(zhǔn)的電路

提供了符合EN55022 B類輻射發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)的電路示例及其物料清單，為需要滿足輻射標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)提供了參考。

2. PCB布局圖

給出了評(píng)估板的頂層、底層以及內(nèi)部層的布局圖，這對于理解電路板的布線和信號(hào)傳輸非常有幫助。

德州儀器的LMZ1050x評(píng)估板憑借其豐富的特性、良好的性能和詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料，為電子工程師在電源設(shè)計(jì)方面提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體需求對電路進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能。你在使用類似評(píng)估板時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。