LMR24220多轨参考板：紧凑高效的电源解决方案

在电子设备小型化和功能集成化的趋势下，多轨电源解决方案的设计显得尤为重要。今天我们来深入了解一下TI公司的LMR24220多轨参考板，它为空间受限的多轨应用提供了一种极为紧凑的解决方案。

文件下载：LMR24220RB/NOPB.pdf

一、引言

LMR24220多轨参考板旨在将12V或24V的输入电压转换为3.3V、1.8V和1.2V等典型的负载点电压。该设计采用了LMR24220纳米稳压器和两个LMZ10501纳米模块，实现了一个完整的解决方案。整个解决方案的尺寸仅为20.32 x 13.34 x 2mm，且所有组件都放置在电路板的一侧，方便进行原型设计。同时，该板可以插入标准的8引脚插头，引脚间距为100密耳，总厚度小于100密耳。

二、特性亮点

1. 宽输入电压范围：支持5V至32V的输入电压，具有很强的适应性。
2. 多轨输出：提供3.3V、1.8V和1.2V的输出电压轨，满足不同设备的供电需求。
3. 大输出电流：每轨输出电流可达1000mA，能够为负载提供充足的电力。
4. 小尺寸设计：20.32 x 13.34 x 2mm的小巧尺寸，适合空间受限的应用场景。
5. 无需外部补偿：简化了电路设计，降低了设计难度和成本。

三、关机操作

参考板包含一个电阻分压器，用于实现欠压锁定（UVLO）功能。当输入电压VIN低于4V时，该功能会禁用器件。UVLO的阈值可以根据应用需求进行调整，计算公式为Ret = (VUVLO * 10K - 12.4K)。电阻分压器的中点通过二极管D2钳位到4.3V，以确保LMR24220的EN引脚电压不超过7V。同时，中点还连接到插头的8引脚（EN），可以通过将该节点拉到地来禁用设备，也可以施加逻辑信号来测试设备的启动和关机。

四、输出电压调整

LMR24220输出电压调整

可以通过调整反馈电阻来改变LMR24220的输出电压，计算公式为R1 = [(VOUT / VFB) - 1] * R2，其中VFB为0.8V。

LMZ10501输出电压调整

对于LMZ10501，同样可以通过调整反馈电阻来改变输出电压，计算公式为RB = [VOUT / (5.875 - VOUT)] * RT。

五、测试设置

引脚说明

引脚	名称	描述
1	3.3V	3.3V输出电压，来自LMR24220（U2），为两个LMZ10501和任何外部负载供电。无气流时总电流可达1.5A，有气流时可达2A。
2, 4, 6	GND	接地，所有电压的参考点。
3	VIN	输入电源，标称工作范围为5V至32V。若要将设计的最大工作电压提高到42V，需使用BOM中指定的替代电容Ci2b和Ci3b。
5	1.2V	1.2V输出电压，来自LMZ10501（U1），负载电流可达1A。
7	1.8V	1.8V输出电压，来自LMZ10501（U3），负载电流可达1A。
8	EN	使能，输入到LMR24220的精密使能比较器，典型上升阈值为1.274V。当VIN超过4V时，让该引脚浮空可使参考板启用。

快速设置步骤

1. 将电源连接到VIN端子，VIN范围为5V至32V。
2. 将负载连接到3.3V、1.8V和1.2V端子，输出电流范围为0A至1.0A。
3. 正常操作时，EN引脚应浮空。将其短接到地可关闭设备。
4. 设置VIN = 12V，在无负载的情况下，用电压表检查3.3V、1.8V和1.2V的输出电压。
5. 对任何一轨施加1.0A的负载，并用电压表检查3.3V、1.8V和1.2V的输出电压。

六、典型性能特性

从文档中的图表可以看出，该参考板在不同输入电压和负载电流下具有良好的效率表现。例如，在不同的VIN电压下，随着负载电流的增加，效率会有相应的变化。大家可以思考一下，如何根据这些性能特性来优化自己的电路设计，以达到最佳的效率和性能呢？

七、布局设计

文档中提供了参考板的多层布局图，包括顶层、顶层覆盖层、中间层1（GND）、中间层2（3.3V）、底层和底层覆盖层。合理的布局设计对于减少电磁干扰、提高电源稳定性至关重要。大家在实际设计中，是否也会像这样仔细考虑各个层的布局呢？

总之，LMR24220多轨参考板为电子工程师提供了一个优秀的电源解决方案，其紧凑的尺寸、丰富的功能和良好的性能，适用于各种空间受限的多轨应用场景。在实际设计中，我们可以根据具体需求对输出电压、关机操作等进行灵活调整，以满足不同设备的供电要求。