Texas Instruments LMR51420EVM转换器评估模块 (EVM) 是经完整组装和测试的电路，用于评估LMR51420的运行和性能。LMR51420是一款4.5V至36V 2A同步降压转换器。Texas Instruments LMR51420EVM设置为5V Vout。此电路板还具有适用于环路测量的交流信号注入端子。

数据手册：*附件：Texas Instruments LMR51420EVM转换器评估模块数据手册.pdf

特性

• 输入电压范围：4.5V至36V
• 精确5V输出
• 输出电流高达2A
• 开关频率：500kHz
• 断续模式短路电流保护
• 内部补偿

板布局

LMR51420EVM评估模块技术解析与应用指南

一、模块概述

LMR51420EVM是德州仪器(TI)推出的一款同步降压转换器评估模块，用于评估LMR51420宽输入电压同步降压稳压器的性能。该模块具有以下核心特性：

• ‌宽输入电压范围‌：4.5V至36V输入
• ‌可调输出电压‌：默认配置支持5V输出（可通过电阻调整）
• ‌高输出能力‌：最大2A输出电流
• ‌高效工作频率‌：500kHz开关频率
• ‌完善保护机制‌：具备打嗝模式短路保护
• ‌简化设计‌：集成内部补偿网络

二、硬件配置与接口说明

2.1 关键接口与跳线设置

1. ‌电源接口‌：
   • VIN (TP1)：电源输入正极
   • GND (TP2/TP4)：接地参考点
2. ‌输出接口‌：
   • VOUT (TP3)：稳压输出正极
3. ‌配置跳线‌：
   • ‌JP1‌：输出电压选择
     • 短接左侧：5V输出（默认）
     • 短接右侧：3.3V输出
   • ‌JP3‌：使能控制
     • 短接左侧：使能器件
     • 短接右侧：禁用器件
4. ‌测试点‌：
   • J2/J3：环路响应测量点
   • J4：电感电流测量点（替换为导线可使用电流探头测量）

2.2 PCB设计特点

• ‌层堆叠‌：2层板设计
• ‌铜厚‌：2oz铜箔
• ‌板尺寸‌：57.8mm × 64mm
• ‌布局优化‌：
  • 顶层包含主要功率元件
  • 底层为完整地平面
  • 关键信号路径最短化

三、输出电压配置方法

3.1 默认输出配置

模块默认通过JP1跳线提供两种预设输出电压：

• 5V（出厂默认）
• 3.3V

3.2 自定义输出电压

如需其他输出电压，需修改反馈电阻网络：

1. 保持JP1开路
2. 根据公式计算电阻值：
   VOUT = VREF × (1 + (R1/R2))
   其中：
   • VREF = 0.6V（内部基准）
   • 默认配置：
     • R1 = 13.7kΩ
     • R2 = 100kΩ（5V输出）
     • R1 = 160kΩ（3.3V输出）

四、典型应用电路分析

评估模块完整原理图包含以下关键部分：

1. ‌输入滤波‌：
   • C3/C10：4.7μF/50V X7R陶瓷电容（输入储能）
   • C1/C2：0.1μF/50V陶瓷电容（高频去耦）
2. ‌功率转换‌：
   • U1：LMR51420主芯片（SOT23-6封装）
   • L1：10μH屏蔽磁芯电感（Wurth 74437349100）
3. ‌输出滤波‌：
   • C5/C6：22μF/10V X7R陶瓷电容
   • 可选铝电解电容（C8/C9预留位）
4. ‌保护电路‌：
   • R5：0Ω保险电阻（可替换为熔断器）

五、设计要点与布局建议

1. ‌热管理‌：
   • 确保功率元件（U1、L1）周围有足够的散热空间
   • 利用底层铜皮作为散热面
2. ‌布线原则‌：
   • 保持功率回路面积最小化
   • 敏感信号（FB）远离开关节点
   • 地平面保持完整
3. ‌元件选型‌：
   • 输入电容需满足RMS电流要求
   • 输出电容ESR影响纹波性能
   • 电感饱和电流需高于峰值电流

六、性能测试与验证

6.1 基本测试项目

1. ‌启动特性‌：
   • 软启动时间
   • 输入浪涌电流
2. ‌稳态性能‌：
   • 不同负载下的效率曲线
   • 输出电压精度
   • 纹波与噪声
3. ‌动态响应‌：
   • 负载瞬态响应
   • 环路稳定性（通过J2/J3测试点）

6.2 进阶测试建议

1. ‌EMI评估‌：
   • 传导发射测试
   • 辐射噪声扫描
2. ‌可靠性验证‌：
   • 高温老化测试
   • 输入电压突变测试

七、应用场景扩展

LMR51420EVM适合以下应用场景评估：

1. ‌工业电源系统‌：
   • 24V工业总线转换
   • PLC模块供电
2. ‌汽车电子‌：
   • 12V/24V车载电源
   • 信息娱乐系统供电
3. ‌消费电子‌：
   • 智能家居设备
   • 便携式设备充电管理

八、物料清单关键项

位号	数量	描述	关键参数
U1	1	LMR51420	SOT23-6封装
L1	1	功率电感	10μH, 3.2A
C3/C10	2	输入电容	4.7μF/50V
C5/C6	2	输出电容	22μF/10V
R1	1	反馈电阻	13.7kΩ(5V)