LM3481 SEPIC 评估板：功能、特性与使用指南

在电子设计领域，电源转换器的性能和稳定性至关重要。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的 LM3481 SEPIC 评估板，它为设计工程师提供了一个功能完备的电源转换解决方案。

文件下载：LM3481SEPICEVAL/NOPB.pdf

评估板概述

LM3481 SEPIC 评估板旨在为工程师提供一个具有两种输出电压选项的全功能电源转换器解决方案。它可以产生可选的 12V/1.25A 或 5V/3A 输出电压，开关频率设定为 500kHz。印刷电路板由两层 FR4 材料制成，两层均采用 2 盎司铜。

该评估板的性能表现如下：

5V 输出电压选项

• 输入电压范围：4.5V 至 25V
• 输出电压：5V ± 2%
• 输出电流：0A 至 3A
• 开关频率：500kHz
• 负载调节率：0.1%
• 板尺寸：2.4 x 1.8 英寸

12V 输出电压选项

• 输入电压范围：4.5V 至 18V
• 输出电压：12V ± 2%
• 输出电流：0A 至 1.25A
• 开关频率：500kHz
• 负载调节率：0.1%
• 板尺寸：2.4 x 1.8 英寸

供电与加载注意事项

快速设置步骤

1. 使用至少具有 5A 电流能力的输入电源。将电源的正输出连接到 (V_{IN}) 端子 P1，负输出连接到输入 GND 端子 P2。
2. 将具有 3A 能力的负载连接到 (V_{OUT}) 端子 P3 和 GND 端子 P4。
3. 若要将输出电压设置为 5V，J2 跳线应断开；若需要 12V 输出电压，J2 跳线应闭合。
4. 在无负载的情况下将 (V_{IN}) 设置为 12V，然后打开输入电源。施加输入电压后，输出电压应处于稳定状态。
5. 调整输入电压和负载电流，使其处于上述规定范围内。

注意事项

不要在板通电时更改跳线设置，这可能会导致电路故障或损坏。

评估板配置

输出电压选项

评估板上提供了一个跳线，用于选择 12V 或 5V 的输出电压选项。短接跳线可将输出电压设置为 12V，断开跳线则设置为 5V。

欠压锁定（UVLO）

LM3481 评估板通过一个电阻分压器连接到 UVLO 引脚，将开启和关闭阈值分别设置为 4.25V 和 4.05V。板上还有一个跳线 J1，提供“启用”功能。如果跳线断开，板将不会产生输出电压。

输出电压纹波测量

输出电压纹波测量应直接在输出电容器 C12 的两端（端子 P3 和 P4 之间）进行。为了减少测量中的噪声，必须尽量减小示波器探头尖端与接地引线之间的环路面积。可以通过移除探头的弹簧尖端和接地引线，然后用裸线缠绕示波器探头轴来实现。裸线应与探头轴接触，作为探头的接地引线。将裸线连接到电容器的接地端，探头尖端连接到电容器的正端，即可进行测量。

外部时钟同步

评估板上提供了一个 SYNC 端子，用于将转换器与外部时钟或其他固定频率信号同步。有关设置外部时钟的完整信息，请参阅 LM3481/LM3481Q 开关稳压器高效低侧 N 沟道控制器数据手册（SNVS346）。

有源负载

许多恒流类型的有源负载在启动时可能会出现初始短路情况，并且这种短路状态会持续超过正常的软启动周期。为避免在启动期间电流限制时输出电压失去调节，应在输出电压稳定后再开启负载。使用具有恒阻模式的有源负载可以避免这种启动时序问题。

SEPIC 操作与优势

单端初级电感转换器（SEPIC）是一种 DC-DC 转换器，允许输出电压高于或低于输入电压。SEPIC 电容器充电至大约 (V{IN}) 的电压电位，该电容器作为交流短路，使电感器的两个线圈并联。占空比关系和操作与降压 - 升压转换器类似。在 MOSFET 导通期间，(V{IN}) 电压施加在互感上；在 MOSFET 关断期间，互感电压升至 (V{OUT})，刷新输出电容器上的电荷。由于 SEPIC 电容器充电至 (V{IN})，MOSFET 两端的电压为 (V{IN}+V{OUT})，通过 MOSFET 的电流为 (I{IN}+I{OUT})。

与反相降压 - 升压和反激拓扑相比，SEPIC 具有许多优势。反激拓扑中的功率 MOSFET 和二极管电压未被钳位，很大程度上取决于变压器漏电感和杂散电容，这会在开关间隔产生大的电压尖峰。而 SEPIC 拓扑中的 MOSFET 和二极管由输出和隔直电容器钳位，因此电路振铃很小。此外，SEPIC 具有公共接地，这使得输入和输出电压感测非常容易，不像降压 - 升压拓扑那样复杂。

瞬间过载或短路保护

在过载或短路事件发生时，感测电阻两端的电压会超过 220mV，从而激活短路电流限制，并在事件存在期间将开关频率降低 8 倍。如果过载/短路事件持续时间较长，大电流会导致 MOSFET 和二极管的结温显著升高，可能导致热故障。

典型性能特性与电路信息

评估板文档中包含评估板原理图、物料清单（BOM）以及快速设置程序。对于完整的电路设计信息，请参阅 LM3481/LM3481Q 开关稳压器高效低侧 N 沟道控制器数据手册（SNVS346）。

物料清单（BOM）

Qty	Designator	Value	Package	Description	Manufacturer	Part Number
1	C1	100 µF		Polarized Capacitor, 63V, 10%	Sanyo	63CV100KX
2	C2, C3	4.7 µF	1812	Ceramic, X7R, 50V, 10%	MuRata	C4532X7R1H475M
1	C4	0.027 µF	0603	Ceramic, X7R, 100V, 10%	Kemet	C0603C273K1RACTU
1	C5	100 pF	0603	Ceramic, X7R, 100V, 10%	AVX	06031C331KAT2A
1	C6	4700 pF	0603	Ceramic, X7R, 100V, 10%	AVX	06031C222KAT2A
1	C7	2200 pF	0603	Ceramic, X7R, 16V, 10%	TDK	C1608X7R1C105K
1	C8	1000 pF	1206	Ceramic, X7R, 50V, 10%	TDK	C3216X7R1H105K
2	C9, C12	22 µF	1812	Ceramic, X7R, 20V, 20%	TDK	C4532X7R1C226M
2	C10, C11	180 µF		Electrolytic capacitor	Sanyo	16SVP180M
1	D1		SMC	Schottky Diode, 40V	Central Semi	CMSH5-40
2	J1, J2			Through Hole Jumpers	Sullins Electronics	PBC02SAAN
1	L1	4.7 µH		Coupled Inductor, 8.25A	Cooper	DRQ127-4R7-R
4	P1, P2, P3, P4			Terminal, Turret, TH	Keystone Electronics	1598-2
1	Q1		PowerPAK	N Channel MOSFET, 30V	Vishay	Si7386DP
1	R1	100 ohm	0603	RES, 1%, 0.1W	Vishay-Dale	CRCW0603100RFKEA
1	R2	40.2k ohm	0603	RES, 1%, 0.1W	Vishay-Dale	CRCW060340K2FKEA
1	R3	20.5k ohm	0603	RES, 1%, 0.1W	Vishay-Dale	CRCW060320K5FKEA
1	R4	10.7k ohm	0603	RES, 1%, 0.1W	Vishay-Dale	CRCW060310K7FKEA
1	R5	20.0k ohm	0603	RES, 1%, 0.1W	Vishay-Dale	CRCW060320K0FKEA
1	R6	59.0k ohm	0603	RES, 1%, 0.1W	Vishay-Dale	CRCW060359K0FKEA
1	R7	DNP		Resistor		DNP Resistor
1	R8	20m ohm		RES, 1%, 1W	Vishay-Dale	WSL2512R0200FEA
1	R9	6.8k ohm	0603	RES, 5%, 0.1W	Vishay-Dale	CRCW06036K80JNEA
1	R10	38.3k ohm	0603	RES, 1%, 0.1W	Vishay-Dale	CRCW060338K3FKEA
3	TP1, TP2, TP3			Through Hole Test Point, Miniature, White	Keystone Electronics	5002
1	U1		VSSOP	Low-Side N-Channel Controller	Texas Instruments	LM3481

PCB 布局

评估板的 PCB 布局包括顶层组件和覆盖层、顶层铜层、底层覆盖层和底层铜层等信息，这些布局设计对于保证电路的性能和稳定性至关重要。

通过以上介绍，相信大家对 LM3481 SEPIC 评估板有了更深入的了解。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求进行灵活配置和优化。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和见解。