探索LMR62421 Demo Board：高效开关升压调节器的实践指南

在电子设计领域，电源管理是一个至关重要的环节。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的LMR62421 Demo Board，了解这款高频率开关升压调节器的特性、使用方法和性能表现。

文件下载：LMR62421XSDDEMO/NOPB.pdf

一、LMR62421芯片简介

LMR62421是一款高频开关升压调节器，具有体积小、功率转换效率高的特点。它以1.6MHz的开关频率运行，能够在最小的PCB面积内提供本地DC/DC转换，具有快速瞬态响应和精确调节功能，最大可提供2.1A的开关电流。该芯片采用内部补偿，使用简单，所需外部组件较少。它采用电流模式控制，可将输出电压调节在3V至24V的范围内，还具备内部软启动功能，有助于减少浪涌电流，并有热关断保护。

二、Demo Board 特性

1. 输入输出参数

• 输入电压范围为2.7V至5.5V。
• 默认输出电压为12V。
• 当输入电源为3.5V时，可提供500mA的输出电流；当输入电源为2.7V时，可提供300mA的输出电流。

2. 其他特性

• 开关频率为1.6MHz。
• 组件数量少。
• PCB尺寸为27.5mm × 36.9mm。

三、操作与调节

1. 关机操作

Demo板包含一个上拉电阻R3，当输入电压 (V_{IN}) 超过1.8V时，设备启用。可以使用EN引脚，将该节点拉至GND来禁用设备，也可以施加逻辑信号来测试设备的启动和关机。

2. 输出电压调节

通过调整反馈电阻，可以将输出电压从12V更改为其他电压，计算公式为 (V{OUT} = V{FB}(1 + (R1/R2)))，其中 (V_{FB}) 为1.255V。

3. 前馈补偿

前馈电容CF应选择为将补偿零点设置在大约8kHz。CF的值使用公式 (CF = 1 /(2 × pi × 8k × R1)) 计算，需在为特定应用选择所需输出电压的R1后进行计算。

四、物料清单

ID	部件编号	类型	尺寸	参数	供应商
U1	LMR62421	1.6MHz - 空间高效升压	6引脚WSON		德州仪器
L1	7447779006	电感器		屏蔽电感器，6.8µH，2.91A	威世
D1	B220A - 13 - F	二极管	SMA	肖特基，20V，2A	Diodes Inc.
Cin	GRM21BR71A106KE51L	电容器	0805	陶瓷，10µF，10V，X7R	村田
Cout	GRM31CR71E106KA12L	电容器	1206	陶瓷，10µF，25V，X7R	村田
Cout2	可选		1206	额外输出电容
CF	C0603C221J5GACTU	电容器	0603	陶瓷，220pF，50V，C0G/NP0	Kemet
CHF	GRM188R71H223KA01D	电容器	0603	陶瓷，0.022uF，50V，X7R	村田
Rfbt	CRCW060386K6FKEA	电阻器	0603	86.6 kΩ	威世
Rfbb	CRCW060310K2FKEA	电阻器	0603	10.2 kΩ	威世
Ren	CRCW06031M00JNEA	电阻器	0603	1.0 MegΩ	威世
EN	5014	测试点回路		黄色	基斯通
VIN	5010	测试点回路		红色	基斯通
VOUT	5013	测试点回路		橙色	基斯通
GND	5011	测试点回路		黑色	基斯通

五、快速设置步骤

1. 连接电源

将电源连接到 (V_{IN}) 端子，输入电压范围为2.7V至5.5V。

2. 连接负载

将负载连接到 (V_{OUT}) 端子，输出电流范围为0mA至500mA。

3. 处理EN引脚

不要让EN引脚浮空或高于 (V{IN}+0.3V)。为了正常运行，EN引脚必须通过R3连接到 (V{IN})。将其短路到地可关闭设备。

4. 开机检查

在施加0A负载的情况下开启 (V{IN})，使用电压表检查 (V{OUT})，标称值应为12V。

5. 加载负载检查

施加500mA负载并检查 (V_{OUT})，标称值仍应为12V。

六、性能测量

文档中展示了效率测量、电压纹波测量等图表，通过这些图表可以直观地了解LMR62421在不同输入电压、输出电流下的效率、负载调节、输出电压纹波等性能指标。例如，在不同输入电压下，效率随负载电流的变化曲线可以帮助我们评估芯片在不同工作条件下的能量转换效率。

七、布局设计

文档提供了Demo板的顶层、顶层覆盖层、底层和底层覆盖层的布局图。合理的布局设计对于减少电磁干扰、提高电路性能至关重要。工程师可以参考这些布局图进行实际的PCB设计。

八、重要注意事项

德州仪器保留对其半导体产品和服务进行更改和停产的权利。购买者在下单前应获取最新信息，并验证其准确性和完整性。同时，购买者需对自己使用德州仪器组件的产品和应用负责，确保提供足够的设计和操作保障。此外，对于不同应用场景，如医疗、军事、汽车等，有特定的使用授权和要求，使用时需特别注意。

通过对LMR62421 Demo Board的深入了解，我们可以看到这款芯片在电源管理方面的优势和潜力。在实际设计中，工程师可以根据具体需求，合理使用该芯片及其Demo板，以实现高效、稳定的电源解决方案。你在使用类似电源管理芯片时，遇到过哪些挑战呢？你又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。