LM2727降压控制器评估模块使用指南

一、引言

德州仪器（TI）的LM2727评估板专为展示LM2727芯片的灵活性而设计，适用于多种组件。其输入电压限制与芯片相同，为2.2 VDC - 16 VDC，调节后的输出电压范围从0.6 V到输入电压的85%。输出电流受所选组件限制，由于电路板尺寸和SOIC - 8 MOSFET的限制，实际电流限制约为10 A。示例设计将12 V降压至3.3 V，电流为4 A，开关频率为800 kHz。若要修改设计，可参考LM2727/LM2737 N沟道FET同步降压调节器控制器的低输出电压数据手册中的设计注意事项部分。

文件下载：LM2727EVAL.pdf

该电路板为四层结构，顶层和底层为信号/电源走线，有一个内部接地层和一个内部分割电源层。所有层均为1盎司铜，电路板采用62密耳的FR4层压板。

大家在实际设计中，是否会根据不同的输入输出要求来选择合适的电路板层数和材料呢？

二、启动电压

LM2727演示板的默认电路使用自举二极管和小电容（D1和(C{BOOT})）为高端MOSFET提供足够的栅源电压以驱动FET。如果有一个单独的电源轨，其值超过(V{IN})的两倍，则可以通过BOOT连接器将这个较高的电压直接连接到BOOT引脚，并使用一个0.1µF的旁路电容(C{C})。在这种情况下，应从电路板上移除D1和(C{BOOT})。注意，不要同时连接(C{C})和(C{BOOT}/D1)。

这里大家思考一下，在实际应用中，选择单独的电源轨供电和默认电路供电，各自的优缺点是什么呢？

三、双MOSFET焊盘

LM2727演示板有两个额外的焊盘，用于SOIC - 8封装的双N沟道MOSFET。焊盘Q3适用于如Vishay Siliconix的Si4816DY “LITTLEFOOT Plus” 等器件，焊盘Q4适用于如Vishay Siliconix的Si4826DY等器件。

四、低端二极管

有一个焊盘D2可用于放置一个肖特基二极管，与低端FET并联。这样可以提高效率，因为分立肖特基二极管的正向电压比低端FET的体二极管低。该焊盘适合SMA尺寸的器件。如果需要，也可以完全移除低端FET，使LM2727作为异步降压控制器运行。

在实际设计中，添加肖特基二极管和移除低端FET，对电路性能会产生怎样的影响呢？

五、额外焊盘

1206焊盘Rc2和Cc3可用于有更复杂补偿需求的设计。

六、布局优化

LM2727 PCB布局可以通过开关转换器设计中的几种技术进行改进：

1. 减少寄生电感和电阻：从IC的HG和LG引脚到高端和低端MOSFET栅极的走线应更短更粗，以减少其寄生电感和电阻。
2. 合理放置电容：中频去耦电容(C{INX})应尽可能靠近高端MOSFET的引脚放置；大容量输入电容(C{IN 1})和(C{IN2})也应靠近放置，以减小输入电容和高端MOSFET之间的环路；肖特基二极管D2应尽可能靠近低端MOSFET的引脚；本地电容(C{IN})、(C{BOOT})和(C{C})（如果使用）应靠近LM2727 IC的引脚。这些技术有助于降低整个PCB的寄生电感。

大家在进行PCB布局时，是否也会特别关注这些细节来优化电路性能呢？

典型应用电路物料清单

ID	Part Number	Type	Size	Parameters	Qty.	Vendor
U1	LM2727	Synchronous Controller	TSSOP - 14		1	NSC
Q1	Si4884DY	N - MOSFET	SOIC - 8	13.5 mΩ, at 4.5 V, 15.3 nC	1	Vishay
Q2	Si4884DY	N - MOSFET	SOIC - 8	13.5 mΩ, at 4.5 V, 15.3 nC	1	Vishay
Db	BAT - 54	Schottky Diode	SOT - 23	30 V	1	ON
Lin	P1168.162T	Inductor	12 × 12 × 4.5 mm	1.6 µH, 8.5 A, 5.4 mΩ	1	Pulse
L1	P1168.162T	Inductor	12 × 12 × 4.5 mm	1.6 µH, 8.5 A, 5.4 mΩ	1	Pulse
Cin1	C4532X5R1E106M	Capacitor	1812	10 µF, 25 V, 3.3 Arms	2	TDK
Cinx	C3216X7R1E105K	Capacitor	1206	1 µF, 25 V	1	TDK
Co1	6TPB470M	Capacitor	7.3 × 4.3 × 3.8 mm	470 µF, 2.5 V, 55 mΩ	2	Sanyo
Cin	C3216X7R1E225K	Capacitor	1206	2.2 µF, 25 V	1	TDK
Css	VJ1206X123KXX	Capacitor	1206	12 nF, 25 V	1	Vishay
Cc1	VJ1206A3R9KXX	Capacitor	1206	3.9 pF, 10%	1	Vishay
Cc2	VJ1206A391KXX	Capacitor	1206	390 pF, 10%	1	Vishay
Rin	CRCW1206100J	Resistor	1206	10 Ω, 5%	1	Vishay
Rfadj	CRCW12063052F	Resistor	1206	30.5 kΩ, 1%	1	Vishay
Rc1	CRCW12069532F	Resistor	1206	95.3 kΩ, 1%	1	Vishay
Rfb1	CRCW12064871F	Resistor	1206	4.87 kΩ, 1%	1	Vishay
Rfb2	CRCW12062181F	Resistor	1206	21.8 kΩ, 1%	1	Vishay
Rcs	CRCW1206272J	Resistor	1206	2.7 kΩ, 5%	1	Vishay

七、PCB布局

文档中提供了PCB顶层和顶层覆盖层、PCB底层和内部电源层以及PCB整体的相关图示。在进行实际设计时，我们可以根据这些图示来更好地理解和优化PCB布局。

八、修订历史

从2013年4月的修订版C到2022年2月的修订版D，主要更新了文档中表格、图形和交叉引用的编号格式，并更新了用户指南的标题。

在使用旧版本文档时，大家是否会注意到这些修订内容对实际设计的影响呢？

总之，LM2727降压控制器评估模块为电子工程师提供了一个灵活的设计平台，通过合理选择组件、优化布局等方式，可以满足不同的应用需求。希望本文能对大家在使用LM2727评估模块进行设计时有所帮助。