探索LMZ1420xEXT / LMZ1200xEXT评估板：高效DC - DC解决方案

在电子设计领域，一款性能出色且易用的DC - DC电源模块至关重要。今天就来和大家详细聊聊TI的LMZ1420xEXT / LMZ1200xEXT SIMPLE SWITCHER®电源模块及其评估板。

文件下载：LMZ12001EXTEVAL/NOPB.pdf

一、模块概述

LMZ1420xEXT和LMZ1200xEXT电源模块是非常易用的DC - DC解决方案。它能够驱动高达3A的负载，具备卓越的功率转换效率、输出电压精度以及良好的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，还支持手工或机器焊接，为工程师们的设计带来了极大的便利。

电压输入与输出

• 输入电压范围：LMZ14203EXT/2EXT/1EXT可接受6V至42V的输入电压轨，而LMZ12003EXT/2EXT/1EXT能接受4.5V至20V的输入电压轨。
• 输出电压：这两款模块都能提供可调且高精度的输出电压，最低可达0.8V，最高为6V。

控制结构与特性

• 控制结构：采用恒定导通时间并带有输入电压前馈的控制结构，这使得在整个输入电压范围内能实现近乎恒定的开关频率。
• 电容适配：控制环路与低ESR输出电容（如陶瓷电容）配合良好。通过在上部反馈电阻两端添加输出前馈电容，可实现最佳的瞬态响应。
• 其他特性：具备精密使能输入，可对输入电源进行可编程欠压锁定（UVLO）；外部软启动电容有助于控制启动输出上升时间。此外，该系列模块还拥有无损逐周期谷值电流限制，可保护过流或短路故障，具备热关断、输入欠压锁定功能，并且能在预偏置输出情况下启动。同时，它们还通过了冲击和振动认证，可在低至 - 55°C的环境下工作。

二、评估板规格

电气参数

• LMZ1420xEXT：使能UVLO为8V，输出电压 (V_{OUT}=3.3V)。
• LMZ1200xEXT：输入电压 (V{IN}) 范围为4.5V至20V，使能UVLO为4.5V，输出电压 (V{OUT}=1.8V)。评估板在12V输入、环境温度高达80°C时仍能满负载运行，热阻参数为 (theta{JA}=20^{circ}C/W)，(theta{JC}=1.9^{circ}C/W)。

电路板设计

• 层数与铜厚：评估板采用四层设计，所有四层的铜重量均为1 oz。
• 尺寸与材料：尺寸为1.705英寸×3.03英寸（4.33 cm×7.7cm），厚度为62mil（0.062英寸），采用FR4层压材料。

额外设计

评估板还提供了额外的元件安装焊盘，方便工程师尝试不同的输入电容（Cin）和输出电容（Cout）组合，或者在使能输入端添加齐纳钳位。对应的原理图位置可参考图6。

三、物料清单

LMZ1420xEXT物料清单

当输入电压 (V{IN}) 为8V至42V，输出电压 (V{OUT}=3.3V)，最大输出电流 (I_{OUT (MAX)}=3A / 2A / 1A) 时，主要元件如下：	设计标号	描述	封装尺寸	制造商	制造商编号	数量
U1	SIMPLE SWITCHER®	PFM - 7	Texas Instruments	LMZ14203或LMZ14202或LMZ14201	1
C IN4, C O1	1 µF, X7R, 50V	1206	Taiyo Yuden	UMK316B7105KL - T	2
C IN2	10 µF, X5R, 50V	1210	Taiyo Yuden	UMK325BJ106MM - T	1
C O2	100 µF, X5R, 6.3V	1210	Taiyo Yuden	JMK325BJ107MM - T	1
C SS, C FF	0.022 µF, X7R, 100V	0805	AVX	08051C223JAT2A	2
R ENB	11.8k	0805	Panasonic	ERJ - 6ENF1182V	1
R ENT	68.1 kΩ	0805	Panasonic	ERJ - 6ENF6812V	1
R FBT	3.32 kΩ	0805	Vishay - Dale	CRCW08053K32FKEA	1
R FBB	1.07 kΩ	0805	Panasonic	CRCW080534K8FKEA	1
R ON	61.9 kΩ	0805	Panasonic	ERJ - 6ENF6192V	1

LMZ1200xEXT物料清单

当输入电压 (V{IN}) 为4.5V至20V，输出电压 (V{OUT}=1.8V)，最大输出电流 (I_{OUT (MAX)}=3A / 2A / 1A) 时，元件情况与LMZ1420xEXT有部分差异：	设计标号	描述	封装尺寸	制造商	制造商编号	数量
U1	SIMPLE SWITCHER®	PFM - 7	Texas Instruments	LMZ12003或LMZ12002或LMZ12001	1
C IN4, C O1	1 µF, X7R, 50V	1206	Taiyo Yuden	UMK316B7105KL - T	2
C IN2	10 µF, X5R, 50V	1210	Taiyo Yuden	UMK325BJ106MM - T	1
C O2	100 µF, X5R, 6.3V	1210	Taiyo Yuden	JMK325BJ107MM - T	1
C SS, C FF	0.022 µF, X7R, 100V	0805	AVX	08051C223JAT2A	2
R ENB	11.8k	0805	Panasonic	ERJ - 6ENF1182V	1
R ENT	32.4KΩ	0805	Panasonic	ERJ - 6ENF3242V	1
R FBT	1.87 kΩ	0805	Vishay - Dale	CRCW08051K87FKEA	1
R FBB	1.50 kΩ	0805	Panasonic	CRCW08051K50FKEA	1
R ON	32.4KΩ	0805	Panasonic	ERJ - 6ENF3242V	1

四、性能特性

文档中给出了一些性能特性的图表，包括LMZ14201EXT的电流限制（(V{OUT}=3.3V)）、LMZ14203EXT和LMZ12003EXT的启动情况（(V{IN}=12V)）、LMZ14203EXT的输出纹波（(V{OUT}=3.3V)）以及LMZ14203EXT的瞬态响应（(V{IN}=24V)）等。通过这些图表，工程师可以直观地了解模块在不同工作条件下的性能表现，以便在实际设计中做出更合理的选择。

五、PCB布局图

Gerber和CAD文件可从LMZ14203EXT产品文件夹中下载。评估板的PCB布局图包括顶层、内部层I（接地，散热层）、内部层II（接地，散热层）、底层（接地和布线，散热层）以及LMZ14203EXT PCB CAD封装原理图。合理的PCB布局对于电源模块的性能至关重要，它可以减少电磁干扰，提高散热效率，确保模块稳定工作。大家在设计时可以参考这些布局图，结合实际需求进行优化。

六、重要注意事项

TI公司保留对其半导体产品和服务进行修正、改进等变更的权利，并有权根据相关标准停止任何产品或服务。买家在下单前应获取最新相关信息，并核实其准确性和完整性。TI对其组件的性能提供符合销售条款和条件的保修，但并非对每个组件的所有参数都进行测试。TI不承担买家产品应用协助或设计的责任，买家需自行负责产品和应用的设计，并提供足够的设计和操作保障措施。同时，TI对于组件在安全关键应用中的使用也有明确的规定和限制。

在实际使用LMZ1420xEXT / LMZ1200xEXT评估板进行设计时，大家不妨思考一下，如何根据模块的特性和评估板的规格，更好地满足具体项目的需求？欢迎在评论区分享你的想法和经验。