LMR36500EVM评估模块技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments LMR36500EVM评估模块可评估LMR36500同步降压式转换器的性能和操作。该模块可配置为向需要50mA或更小电流的负载提供5V输出。默认情况下,LMR36500EVM模块的开关频率为1MHz。该频率可以通过在RT引脚与地之间连接一个电阻或改变RT引脚的状态来调整。该模块具备高达70V输入瞬态能力和最小化开关节点振铃以降低EMI。该模块在3V至65V输入电压范围内工作,并在I OUT = 0.05A、V IN = 12V时提供高达86%满负载效率。

数据手册:*附件:Texas Instruments LMR36500EVM 驱动评估模块用户指南.pdf

特性

  • 宽输入电压范围:3V至65V
  • 5V固定默认输出电压
  • 输出电流高达 50mA
  • 高达70V输入瞬态能力
  • 1MHz默认开关频率
  • 86% I OUT = 0.05A、V IN = 12V 时的满载效率
  • 最小化开关节点振铃以降低EMI

LMR36500EVM设置

开关频率

LMR36500EVM评估模块技术解析与应用指南

一、核心特性

  • 超宽输入电压范围:3V至65V(瞬态耐受70V)
  • 默认5V固定输出电压(可调至0.5V-5.5V)
  • 高达50mA输出电流能力
  • 1MHz默认开关频率(可调至2.2MHz)
  • 优化的开关节点振铃抑制设计降低EMI
  • 集成输入EMI滤波器(需安装L2并移除R12)

二、硬件架构解析

1. 电源拓扑结构

评估板采用同步降压拓扑,集成:

  • 高边MOSFET:5.5mΩ导通电阻
  • 低边MOSFET:1.8mΩ导通电阻
  • 默认配置器件:LMR36500P5RPER(AUTO模式,5V/Adj输出)

2. 关键电路模块

输入滤波电路‌:

  • 包含L2(1μH屏蔽电感)和可选元件C3-C6、C9、R13
  • 可有效抑制传导EMI(需安装L2并移除R12)

输出配置‌:

  • 默认输出电压通过内部电阻分压器设置为5V
  • 支持ADJ模式,通过外接RFBB(R10)和RFBT(R9)电阻调节

使能控制‌:

  • EN/UVLO跳线可配置输入欠压锁定阈值
  • 默认通过RENT(R1)和RENB(R2)设置UVLO

三、性能参数分析

1. 电气特性(VIN=12V, TA=25°C)

参数测试条件典型值单位
输入电流(空载)IOUT=0A9μA
输出电压IOUT=0A5.052V
负载调整率0-50mA62mV
效率IOUT=50mA86%(12V)/80%(24V)%
软启动时间-3ms

2. 工作模式

自动模式特点‌:

  • 轻载时自动切换至PFM模式提高效率
  • 重载时自动切换至PWM模式保证性能
  • 典型波形显示PFM模式纹波更低(见图3-3)

强制PWM模式特点‌:

  • 固定频率工作,利于EMI滤波设计
  • 全负载范围内连续导通模式
  • 典型波形显示稳定开关特性(见图3-4)

四、典型应用配置

1. 基本评估设置

  1. 电源连接‌:
    • 输入:3.5V-65V电源接VIN_EMI和GND_EMI端子
    • 输出:负载接VOUT和GND端子
  2. 测量点配置‌:
    • TP1:输入电压监测
    • TP2:输出电压监测
    • TP3:PGOOD信号监测
  3. 关键跳线设置‌:
    • EN跳线:使能/禁用模块
    • RT电阻选择:切换开关频率

2. 进阶配置选项

输出电压调整‌:

  1. 移除R9/R10默认电阻
  2. 按公式计算RFBB/RFBT值:
    VOUT = 0.765V × (1 + RFBT/RFBB)
  3. 安装计算后的电阻对

环路响应测试‌:

  1. 移除R8(0Ω)默认电阻
  2. 安装10-50Ω注入电阻
  3. 连接网络分析仪进行Bode图测试

五、实测性能数据

1. 效率特性(图3-1)

  • 12V输入时峰值效率达86%
  • 24V输入时满负载效率80%
  • 轻载效率随输入电压升高而降低

2. 热性能(图3-10)

  • 65V输入/50mA负载时温升显著
  • 建议高输入电压应用加强散热

3. EMI表现(图3-7至3-9)

  • 未使用EMI滤波器时传导发射接近限值
  • 辐射发射在300MHz以下表现良好

六、设计参考

1. 关键元件选型建议

功率电感‌:

  • 推荐值:220μH(L1)
  • 饱和电流需>50mA
  • 低DCR优选

输入/输出电容‌:

  • 输入侧:47μF电解电容+2.2μF陶瓷电容
  • 输出侧:22μF X7R陶瓷电容

2. PCB布局要点

  1. 功率回路最小化(SW节点面积)
  2. AGND与PGND在散热焊盘下方单点连接
  3. 敏感信号(EN、RT)远离高频噪声源
  4. 采用四层板设计优化热性能

七、应用场景推荐

  1. 工业传感器‌:利用宽输入范围适应24V/48V工业电源
  2. 汽车电子‌:满足12V电池系统的冷启动要求
  3. 物联网设备‌:低静态电流(9μA)适合电池供电
  4. 测试仪器‌:精确的输出电压调节能力
  5. 通信设备‌:高频开关减少外围元件尺寸
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