深入剖析LM25011评估板：设计与应用指南

在电子设计领域，一款性能优良的评估板能为工程师提供极大的便利。今天，我们就来深入了解德州仪器（Texas Instruments）的LM25011评估板，看看它能为我们带来哪些惊喜。

文件下载：LM25011MY-EVAL/NOPB.pdf

评估板概述

LM25011评估板为设计工程师提供了一个功能完备的降压调节器，采用恒定导通时间（COT）工作原理。它能在8V至42V的输入电压范围内提供5V输出，最大负载电流可达1.5A，电流限制设定在标称值1.75A。以下是该评估板的主要规格：

• 输入电压：8V - 42V
• 输出电压：5.02V
• 最大负载电流：1.5A
• 最小负载电流：0A
• 电流限制：约1.75A
• 测量效率：在 (V{IN }=8 ~V) 、 (I{OUT }=300 ~mA) 时为94.1%
• 标称开关频率：750 kHz
• 尺寸：2.6英寸 x 1.6英寸

工作原理

评估板的导通时间由R1和 (V{IN}) 决定，计算公式为： [t{ON}=frac{4.1 × 10^{-11} times(R 1+500 Omega)}{V{BN}-0.6 V}+15 ns] 导通时间在 (V{IN}=8 ~V) 时约为893 ns，在 (V{IN}=42 ~V) 时约为172 ns，且与 (V{IN}) 成反比，以保持近乎恒定的开关频率。每个导通时间结束后，最小关断定时器确保降压开关至少关断150 ns。在关断期间，负载电流由输出电容（C6）提供。当输出电压下降到使FB引脚电压低于2.51V时，调节比较器启动新的导通时间周期。

设计与使用注意事项

布局与探测

在给评估板供电时，需要注意以下几点：

• 当在高输入电压和高负载电流下工作时，可能需要强制空气流动，因为此时LM25011和二极管D1可能会发热。
• 在高输入电压下探测电路时要格外小心，以防止受伤和对电路造成损坏。
• 在最大负载电流下，连接负载的电线尺寸和长度很重要，要确保评估板与负载之间的电线没有明显的电压降。

连接与启动

输入连接到J1连接器，负载连接到OUT和GND端子（J2 - J5）。启动前，应在输入和输出端子连接电压表，用电流表或电流探头监测负载电流。建议将输入电压逐渐增加到8V，此时输出电压应为5V。如果输出电压正确，可根据需要增加输入电压，但不要超过45V。

电流限制

电流限制检测在关断期间通过监测外部电流检测电阻R6两端的电压来实现。当检测到电流限制时，若FB引脚电压低于阈值，导通时间会减少约40%。评估板的电流限制阈值设定为1.73A，可通过更换检测电阻R6来改变电流限制阈值，计算公式为： [R 6=frac{130 mV}{I_{LM}}] 同时，要考虑数据手册中电流限制阈值电压的最小值和最大值，确保在最大正常负载电流下不会触发电流限制检测，且最大正常负载电流不得超过2A。

纹波要求

LM25011要求CS引脚处的纹波电压至少为10 mVp-p，该纹波电压由关断期间通过R6的递减再循环电流（电感器的纹波电流）产生。纹波电压计算公式为： [V_{RIPPLE }=Delta I × R 6] 其中， (Delta I) 是电感器电流纹波幅度。如果改变检测电阻值以获得新的电流限制阈值，需使用上述公式检查CS引脚处是否有足够的纹波电压。若计算结果小于10 mV，则需减小电感器值或降低开关频率（通过增加R1）来增加纹波电流。

其他功能

电源良好输出

电源良好输出（PGD引脚）指示FB引脚电压接近内部2.51V参考电压。FB引脚的上升阈值为内部参考电压的95%，下降阈值比上升阈值低约3.3%。要使用评估板的PGD输出，需在TP1施加不超过7V的外部上拉电压，电源良好状态可在TP2获得。

软启动

软启动功能允许转换器逐渐达到稳定工作点，减少启动应力和电流浪涌。启动时，当 (V_{IN}) 达到欠压锁定阈值，内部10 µA电流源将SS引脚处的外部电容充电至2.51V，SS引脚的斜坡电压以可控方式使调节比较器的同相输入和输出电压斜坡上升。软启动时间约为5 ms，可通过更换C3来改变软启动时间。

关机功能

可通过将评估板上TP3处的SS引脚接地来远程关闭LM25011，释放该引脚可恢复正常操作。

跟踪功能

将控制电压施加到评估板TP3处的SS引脚，可将LM25011用作跟踪调节器。调节器的输出电压跟踪施加的电压，放大倍数为反馈电阻的比值。施加到SS引脚的电压必须在0.5V至2.6V范围内，SS引脚的绝对最大额定值为3.0V，施加到SS引脚的跟踪电压必须限制在最大1 mA。

监测电感电流

可通过移除R5并在R5所在的两个大焊盘上安装合适的电流环，使用电流探头在示波器上监测或查看电感器的电流，从而准确确定电感器的纹波电流和峰值电流。

示波器探头适配器

评估板提供了示波器探头适配器，用于监测SW引脚和电路输出（ (V_{OUT}) ）的波形，避免使用探头的接地引线拾取开关波形的噪声。探头适配器适用于Tektronix P6137或类似直径为0.135英寸的探头。

电路性能与典型波形

评估板的电路性能通过效率与负载电流、效率与输入电压、开关频率与输入电压、线路调节和负载调节等曲线来展示。同时，文档还提供了连续导通模式、不连续导通模式、启动波形等典型波形，帮助工程师更好地理解评估板的工作状态。

总结

LM25011评估板是一款功能强大的降压调节器评估板，为工程师提供了一个便捷的平台来测试和验证电路设计。在使用过程中，工程师需要注意布局、连接、电流限制、纹波要求等方面的问题，以确保评估板的正常工作。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。