探索 LMZ1050xEXT 评估板：高效 DC - DC 电源解决方案

在电子设计领域，电源模块的性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。今天，我们就来深入探讨一下德州仪器（Texas Instruments）的 LMZ1050xEXT 评估板，看看它能为我们带来哪些惊喜。

文件下载：LMZ10503EXTEVAL/NOPB.pdf

一、LMZ1050xEXT 电源模块简介

LMZ1050xEXT SIMPLE SWITCHER® 电源模块是一款功能强大且易于使用的 DC - DC 解决方案。它能够驱动高达 3A、4A 或 5A 的负载，同时具备出色的电源转换效率、输出电压精度以及线路和负载调节能力。其采用的创新封装不仅提升了热性能，还支持手动或机器焊接，方便我们在不同的生产环境中使用。

该模块的输入电压范围为 2.95V 至 5.5V，可提供低至 0.8V 的可调且高精度输出电压。1MHz 的固定频率 PWM 开关模式具有可预测的 EMI 特性。通过调整两个外部补偿组件，我们可以设置最快的响应时间，并且可以选择使用陶瓷和/或电解输出电容。此外，外部可编程软启动电容有助于实现可控启动。它还具备一系列保护功能，如无损逐周期峰值电流限制、热关断、输入欠压锁定和预偏置启动等，为系统的稳定运行提供了可靠保障。

二、评估板规格参数

1. 电气参数

• 输入电压：(V_{IN}) 范围为 2.95V 至 5.5V。
• 输出电压：默认输出电压设置为 (V{OUT}=2.5V)，其他输出设置可参考相关表格。在 2.5V 输出时，反馈电压精度在 (T{J}=-55^{circ}C) 至 125°C 范围内为 ±2.5%，在整个温度范围内为 ±1.63%。
• 输出电流：(I_{OUT}) 范围为 0A 至 3A、4A 或 5A。
• 热阻参数：(theta{JA}=20^{circ}C/W)，(theta{JC}=1.9^{circ}C/W)。

2. 物理参数

评估板采用四层设计，顶层和底层为 1oz 铜，两个内层为 1/2oz 铜。尺寸为 2.25 英寸 x 2.25 英寸（5.8cm x 5.8cm），厚度为 62mil（0.062 英寸），采用 FR4 层压板。

三、评估板设计理念

评估板的设计旨在展示输入和输出线上的低传导噪声。为此，板上安装了四个输入电容（(C{in1}-C{in4})）和三个输出电容（(C{O1}-C{O3})）。不过，并非所有输入和输出滤波电容都是满足辐射标准所必需的。如果需要一个符合辐射发射标准（EN55022，B 类）的电路示例，可以参考相关图示。此外，(C_{in5}) 的存在是为了减少由于连接台式电源和评估板的电缆中的电感和电阻以及输入电容所产生的输入线路谐振。

四、额外组件焊盘及使用说明

1. 跟踪功能使用

当使用 LMZ1050xEXT 的跟踪功能时，需要移除软启动电容 (C{ss})，并在指定的 (R{trkb}) 和 (R{trkt}) 上使用电阻分压器。同时，板上提供了接地和 (V{trk}) 接口，方便连接。

2. 精确使能电路

评估板集成了一个精确使能电路，通过一个 100kΩ 的上拉电阻拉高到 (V{IN})。这样，用户可以将使能引脚拉低到地。顶部使能电阻为 (R{ent})，底部使能电阻为 (R_{enb})。详细的设计实现可参考 LMZ1050xEXT 数据手册的设计指南和操作说明部分。 在某些系统中，FPGA 会对特定上电序列指定输入浪涌电流，或者需要对电源轨进行排序以避免启动或锁存问题。在多电源轨系统中，为防止 LMZ1050xEXT 过早开启，精确使能和跟踪功能在主输入电压轨上电上升时非常有用。

五、电路原理图及物料清单

文档中提供了评估板的组件电路原理图和完整电路原理图，同时还给出了不同条件下的物料清单。例如，在 (V{IN}=3.3V) 至 5V，(V{OUT}=2.5V) 的条件下，列出了各个组件的设计标识、描述、封装尺寸、制造商、制造商型号和数量。这为我们进行电路搭建和调试提供了详细的参考。

六、性能特性测试

1. 效率与负载电流关系

展示了 LMZ10504EXT 和 LMZ10505EXT 在 (V{OUT}=2.5V)，(T{AMB}=25^{circ}C) 条件下的效率与负载电流的关系曲线，帮助我们了解不同负载电流下模块的效率表现。

2. 电流降额与环境温度关系

给出了 LMZ10503EXT、LMZ10504EXT 和 LMZ10505EXT 在不同输入电压（(V{IN}=3.3V) 和 (V{IN}=5.0V)）和热阻（(theta_{JA}=20^{circ}C/W)）条件下，电流降额与环境温度的关系曲线。这对于我们在不同环境温度下合理使用模块、避免过热有重要的指导意义。

3. 输出电压纹波和负载瞬态响应

通过一系列图示展示了不同输入电压、输出电压和输出电流条件下的输出电压纹波和负载瞬态响应情况。例如，在 (V{IN}=5V)，(V{OUT}=2.5V)，(I_{OUT}=3A)、4A 和 5A 时的输出电压纹波；以及在不同输入电压和负载电流变化范围内的负载瞬态响应。这些测试结果有助于我们评估模块在实际应用中的性能，确保系统的稳定性。

七、符合标准的电路示例

文档提供了一个符合 EN55022 类 B 辐射发射标准的电路示例，包括组件原理图和物料清单。同时给出了不同输出电流条件下的辐射发射测试结果图示，这对于有辐射标准要求的应用场景非常有帮助，我们可以直接参考该电路设计来满足相关标准。

八、PCB 布局图

最后，还给出了评估板的 PCB 布局图，包括顶层、内部层（接地）和底层。合理的 PCB 布局对于降低电磁干扰、提高电路性能至关重要，我们可以借鉴该布局设计来优化自己的电源模块 PCB 设计。

总之，LMZ1050xEXT 评估板为我们提供了一个全面的、高效的 DC - DC 电源解决方案。通过对其各项参数和性能的深入了解，我们可以更好地将其应用到实际的电子设计项目中。大家在使用过程中有没有遇到过类似电源模块的设计难题呢？欢迎在评论区分享交流。