深入解析LM5122EVM - 1PH评估模块：设计与测试全流程

在电子设计领域，评估模块是工程师快速验证芯片性能的重要工具。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）的LM5122EVM - 1PH评估模块，详细了解其特性、测试方法以及性能表现。

文件下载：LM5122EVM-1PH.pdf

一、模块概述

LM5122EVM - 1PH评估模块为工程师提供了一个功能完备的同步升压转换器，用于评估TI的LM5122同步升压控制器IC。该模块能在9V至20V的输入电压下，输出24V电压，最大输出电流可达4.5A，且无需额外偏置电压，可直接从单电源启动。

特性与电气性能

• 输入电压范围：9V - 20V
• 目标输出电压：24V
• 最大输出电流：4.5A
• 典型开关频率：250kHz
• 轻载操作可配置：可通过J1跳线设置为强制PWM、脉冲跳过或周期跳过模式
• 易于访问IC引脚：包括SYNCOUT、RT、SS、UVLO、COMP和RES等

具体电气性能规格如下表所示：	PARAMETER	TEST CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS
Input voltage	-	9	12	20	V
Input current	VSUPPLY = 12V, ILOAD = 4.5A	-	9.4	-	A
Output voltage	ILOAD = 4.5A	23.16	24	24.84	V
Output current	-	-	4.5	-	A
Switching frequency	-	-	250	-	kHz
Full load efficiency	VSUPPLY = 12V	-	96	-	%
Full load efficiency	VSUPPLY = 20V	-	98	-	%

二、测试点与跳线设置

MODE设置 - J1

通过J1跳线设置，可将LM5122EVM - 1PH的轻载操作配置为强制PWM、脉冲跳过或周期跳过模式。具体设置如下：

• 短接引脚1和2，转换器工作在强制FPWM模式。
• 短接引脚3和4，转换器工作在脉冲跳过模式。
• 不放置跳线，启用周期跳过操作。

测试点 - J2

J2连接器为多相配置中常用的IC引脚提供了便捷的访问方式，该连接器未焊接元件，可作为测试点使用。各引脚描述如下：	PIN NUMBER	LABEL	DESCRIPTIONS
2	SYNCOUT	时钟输出引脚连接，可用于多相配置。
4	NC	未使用。
6	SYNC	交流耦合同步时钟输入。
8	RT	RT引脚连接，可用于同步时钟输入。
10	SS	软启动引脚连接。
12	UVLO	欠压锁定引脚连接。
14	COMP	内部误差放大器输出连接。
16	RES	重启引脚连接。
1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19	Ground	接地连接。

三、测试设备

电源

电源应具备20V/25A的输出能力，支持电流监测和远程传感功能。

电子负载

电子负载应能承受28V/5A的负载，建议使用恒流（CC）模式。

仪表

• 电流表：用于精确测量输入电流，需注意其最大电流额定值，在满载电流和最小输入电压下，输入电流可能高达14A。
• 电压表：用于监测输出电压，量程应能达到28V。

示波器

示波器和10x探头的带宽至少应为20MHz。

四、测试设置与步骤

预防措施与线规选择

长时间在低输入电压和满功率下运行会导致MOSFET发热，因此需配备最小风量为200LFM的风扇。输入电源的线规最小应为10 AWG，VIN和GND的线长均不应超过1英尺；输出电子负载的线规最小应为14 AWG，VOUT和GND的线长也不应超过1英尺。

测试设置

• 电源连接：将电源的正极连接到电流表的“A”端，负极连接到TP3 GND；将电源的正远程传感端连接到TP1 VIN，负远程传感端连接到TP3 GND。
• 仪表连接：将电流表的“COM”端连接到TP1 VIN，确保“A”端正确连接到电源正极；电压表的正极（V）连接到TP2 VOUT，负极（COM）连接到TP4 GND。
• 负载连接：将电子负载的正极（+）连接到TP2 VOUT，负极（-）连接到TP4 GND。

快速测试步骤

启动

1. 将负载电流设置为0A，开启负载。
2. 将电源电流限制设置为25A。
3. 开启电源，缓慢将电压升至20V。
4. 缓慢增加负载电流至4.5A。

关机

1. 关闭负载。
2. 将输入电压降至0V。
3. 开启负载，对输出电容进行放电。

五、性能曲线

文档中提供了多种性能曲线，包括效率、负载瞬态、时钟同步、轻载操作、环路响应和启动等方面的曲线。需要注意的是，实际现场数据可能与这些曲线有所不同，实际性能数据会受到测量技术、设备设置和环境变量的影响。

六、原理图与布局

原理图

模块的原理图展示了各个元件的连接方式，为工程师深入了解电路结构提供了重要参考。

布局

LM5122 EVM采用2层电路板设计，大部分元件位于顶层，方便用户查看、探测和评估LM5122 IC。

七、物料清单

文档详细列出了评估模块的物料清单，包括电容、电阻、二极管、MOSFET、电感等元件的型号、制造商和数量，为工程师进行元件选型和采购提供了依据。

八、单输出双相配置

两个LM5122EVM - 1PH评估板可轻松配置为单输出双相交错升压转换器，具体步骤如下：

1. 移除从板上的C19、C25、C26、R25、R26、R27、R28、R30和R32。
2. 在从板上安装0Ω电阻（R24和R31）。
3. 在主从板上都安装J2。
4. 使用扁平电缆将主板和从板的J2连接在一起。

通过以上对LM5122EVM - 1PH评估模块的详细介绍，相信工程师们对该模块有了更深入的了解。在实际设计中，我们可以根据模块的特性和测试结果，合理应用LM5122同步升压控制器IC，实现高效、稳定的升压转换。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。