基于LM34927的隔离式DC - DC转换器次级侧偏置调节器评估板解析

一、引言

在电子电路设计中，隔离式偏置电源是许多应用的关键部分。今天我们要探讨的是使用LM34927恒导通时间调节器实现的隔离式偏置电源评估板。LM34927调节器集成了创建隔离式降压转换器所需的高端和低端功率开关，这为我们的设计带来了诸多便利。

文件下载：LM34927EVAL/NOPB.pdf

二、评估板规格

这块评估板有以下重要规格参数：

1. 输入范围：20 V至100 V，这使得它能适应较宽的输入电压环境。
2. 初级输出电压：10 V，为后续电路提供稳定的初级电压。
3. 次级（隔离）输出电压：9.5 V，实现了与初级的隔离输出。
4. 最大负载电流（初级 + 次级）：300 mA，设计时需注意负载不能超过这个值。
5. 最大功率输出：3 W，这是整个评估板的功率上限。
6. 标称开关频率：750 kHz，较高的开关频率有助于提高效率和减小电路体积。
7. 效率：在输入电压为48 V，次级输出电流为300 mA时，效率达到76%，这一效率表现相当不错。
8. 板尺寸：2英寸 x 2英寸，相对小巧，便于集成到各种设备中。

三、UVLO阈值和迟滞

3.1 公式计算

UVLO（欠压锁定）电阻的选择通过两个方程来确定。在这块评估板上，R1 = 127 kΩ，R2 = 8.25 kΩ，计算得出UVLO上升阈值为20.5 V，迟滞为2.54 V。这两个参数对于确保电路在合适的电压下启动和稳定运行至关重要。大家在实际设计中，是否思考过如何根据不同的应用需求调整这些参数呢？

四、板连接和启动

4.1 连接方式

输入连接通过TP1（VIN）和TP2（GND）端子完成，初级输出在TP3（VOUT1）和TP4（GND），次级（隔离）输出在TP5（VOUT2）和TP6（IGND）。

4.2 启动要求

输入电压应逐渐增加到UVLO设定点20.5 V以上，此时两个输出（VOUT1和VOUT2）应接近10 V。该板设计的输入电压范围为20 V至100 V，最小输入电压阈值可以通过改变UVLO电阻R1、R2来调整，但要注意输入电压不能超过100 V。这里大家可以想想，如果输入电压超过100 V会对电路造成怎样的影响呢？

4.3 负载限制

此设计中的磁性元件针对解决方案尺寸进行了优化，但也限制了输出功率。输出总负载不应超过300 mA，否则耦合电感器会饱和/过热，可能损坏耦合电感器和调节器IC U1。如果需要承受持续的过流情况，应使用具有更高饱和和均方根额定值的耦合电感器。

五、物料清单

Item	Description	Mfg., Part Number	Package	Value
U1	Sync Switching Regulator	Texas Instruments, LM34927	LLP - 8	100V, 0.6A
T1	Coupled Inductor, 1500 VDC	Coilcraft, LPD5030V - 333ME	5mm x 5mm	33uH, 0.47A
Alternate Part	Wurth, 750312750	8.26mm x 6.60mm	22uH, 0.76A
D1	Schottky Diode	Diodes Inc., DFLS1100 - 7	Pwr–DI123	100V, 1A
D2	Schottky Diode	Diodes Inc., SDM10U45 - 7	SOD–523	40V, 100mA
C1	Ceramic Capacitor	TDK, C3225X7R2A225K	1210	2.2uF, 100V, X7R
C2	Ceramic Capacitor	TDK, C1608X7R1C103K	0603	0.01uF, 16V, X7R
C3, C4	Ceramic Capacitor	TDK, C2012X7R1E105K	0805	1uF, 25V, X7R
C5	Ceramic Capacitor	Murata, GRM21BR72A474KA73L	0805	0.47uF, 100V, X7R
C6	Ceramic Capacitor	TDK, C1608X7R1C105K	0603	1uF, 16V, X7R
C7	Ceramic Capacitor	Murata, GRM188R72A332KA01D	0603	3300pF, 100V, +/- 5%
C8	Ceramic Capacitor	AVX, 0603YC104KAT2A	0603	0.1uF, 16V, X7R
C9	Ceramic Capacitor	Johanson, 202R29W222KV4E	1808	2200pF, 2000V, X7R
R1	Resistor	Vishay/Dale, CRCW0805127KFKEA	0805	127k ohm, 1%
R2	Resistor	Vishay/Dale, CRCW08058K25FKEA	0805	8.25k ohm, 1%
R3	Resistor	Vishay/Dale, CRCW0805130KFKEA	0805	130k ohm, 1%
R4	Resistor	Panasonic, ERJ - 3EKF7321V	0603	7.32k ohm, 1%
R5	Resistor	Panasonic, ERJ - 3EKF1001V	0603	1.0k ohm, 1%
R6	Resistor	Yageo, RC0603JR - 070RL	0603	0 ohm
R7, R9	Resistor	Yageo, RC0603JR - 070RL	0603	0 ohm
R8	Resistor	Panasonic, ERJ - 3EKF4642V	0603	46.4k ohm, 1%
R10	Resistor	Panasonic, ERJ - 6GEYJ202V	0805	2k ohm, 5%

物料清单详细列出了评估板上各个元件的信息，在实际设计和维修时，我们可以根据这些信息进行元件的选择和替换。

六、性能曲线

评估板给出了一些性能曲线，包括750 kHz时的效率曲线、稳态波形曲线以及阶跃负载响应曲线。这些曲线有助于我们直观地了解评估板在不同工作条件下的性能表现。例如，通过效率曲线我们可以分析在不同负载下的效率变化情况，从而优化电路设计以提高整体效率。大家在查看这些曲线时，是否能从中发现一些可以改进设计的点呢？

七、PC板布局

评估板提供了板丝印图、顶层和底层的布局图。合理的PC板布局对于电路的性能和稳定性至关重要。在布局时，要考虑元件的放置、走线的长度和宽度、电磁兼容性等因素。例如，功率元件和信号元件要分开布局，以减少干扰。大家在自己的设计中，是如何进行PC板布局的呢？

八、重要注意事项

德州仪器在文档中给出了一系列重要注意事项，包括产品的变更、保修、应用责任、知识产权等方面。作为工程师，我们在使用这些产品时，一定要仔细阅读这些注意事项，确保设计和使用符合相关规定。例如，在安全关键应用中使用TI组件时，要采取适当的设计和操作保障措施，以避免潜在的风险。

总之，基于LM34927的隔离式DC - DC转换器次级侧偏置调节器评估板为我们提供了一个很好的设计参考。通过深入了解其规格、连接方式、物料清单、性能曲线和布局等方面，我们可以更好地进行相关电路的设计和优化。希望这篇文章能对大家有所帮助，大家在实际应用中遇到问题可以随时交流探讨。