Texas Instruments LM5013-Q1EVM评估模块设计用于评估LM5013-Q1异步降压直流/直流转换器（具有100V输入电压和3.5A负载电流）。该模块配有 100V直流/直流降压稳压器，其采用异步整流技术，可实现高转换效率。LM5013-Q1EVM可在15V至100V宽输入电压范围内工作，能够以300kHz开关频率下提供12V稳压输出。该模块设计采用LM5013-Q1异步降压转换器，具有宽占空比范围、集成高侧功率 MOSFET、逐周期过流保护和精密使能。

数据手册：*附件：Texas Instruments LM5013-Q1EVM评估模块数据手册.pdf

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LM5013-Q1EVM评估模块技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

LM5013-Q1EVM是德州仪器(TI)推出的一款高压非同步降压转换器评估模块，具有以下突出特点：

• ‌宽输入电压范围‌：15V至100V直流输入
• ‌稳定输出‌：提供精准的12V输出电压，最大负载电流3.5A
• ‌高效转换‌：采用非同步整流架构，300kHz开关频率
• ‌车规级认证‌：通过AEC-Q100 Grade 1认证，工作温度范围-40°C至+150°C
• ‌紧凑封装‌：采用8引脚SO PowerPAD™封装，支持高密度布局

该模块基于LM5013-Q1芯片设计，集成了高压侧功率MOSFET、逐周期过流保护、精密使能控制等功能，特别适合汽车电子、工业控制等高压应用场景。

二、关键电路设计分析

1. 电源架构设计

评估模块采用典型的降压拓扑结构，主要包含：

• ‌输入滤波电路‌：由L1、L2电感和多组陶瓷电容组成，有效抑制传导噪声
• ‌功率转换级‌：内置100V/3.5A MOSFET开关管
• ‌输出滤波‌：22μF多层陶瓷电容(MLCC)与33μF铝电解电容组合
• ‌纹波注入电路‌：独特的Type 3补偿网络(R4/C4/C16)

2. 保护功能实现

• ‌热保护‌：结温超过150°C时自动关断
• ‌过流保护‌：逐周期峰值电流限制
• ‌欠压锁定‌(UVLO)：通过R5/R6电阻网络设置6V启动阈值
• ‌电源好信号‌(PGOOD)：开漏输出，用于系统级监控

三、评估板使用指南

1. 快速启动步骤

1. 使用短导线连接VIN和GND端子至电源
2. 连接VOUT和GND端子至负载
3. 设置输入电压在15-100V范围内
4. 开启电源，模块将输出稳定的12V电压
5. 逐步增加负载电流至最大值(3.5A)

注意事项：

• 高压操作时需佩戴绝缘手套
• 连续满载测试建议使用散热风扇
• 避免在无保护措施下接触工作状态的PCB

2. 关键测试点说明

• ‌VIN/VOUT‌：主功率输入输出接口
• ‌EN/UVLO‌：使能/欠压锁定监控点
• ‌PGOOD‌：电源状态指示信号
• ‌GND-EMI‌：输入滤波器接地参考点

四、PCB设计要点

评估模块采用4层板设计，具有以下布局特点：

1. ‌热管理设计‌：
   • PowerPAD下方布置密集过孔阵列
   • 顶层和底层使用2oz厚铜
   • 中间层为1oz铜平面
2. ‌信号完整性‌：
   • 开关节点面积最小化
   • 敏感反馈走线远离噪声源
   • 输入输出电容就近放置
3. ‌测试便利性‌：
   • 关键信号设置测试点
   • 功率端子采用3.5mm间距接线端子
   • 清晰的热区标识

五、典型应用建议

基于LM5013-Q1EVM的设计经验，推荐以下应用方案：

1. 汽车电子系统

• 信息娱乐系统电源
• ADAS模块供电
• 车载网络设备电源

2. 工业应用

• PLC模块电源
• 工业传感器供电
• 电机驱动辅助电源

3. 设计优化方向

• ‌效率提升‌：优化同步整流方案
• ‌尺寸缩减‌：采用更高开关频率
• ‌成本控制‌：简化纹波注入电路

六、性能测试数据

评估模块在典型工作条件下(VIN=48V，VOUT=12V，IOUT=1.5A)表现出：

• 转换效率>90%
• 输出电压纹波<50mV
• 关键元件温升<40°C(需强制散热)

注：完整性能曲线请参考LM5013-Q1数据手册应用章节