德州儀器LMZ3150x系列電源模塊評(píng)估模塊使用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源模塊的性能和易用性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率起著關(guān)鍵作用。德州儀器（Texas Instruments）的LMZ31506H、LMZ31503和LMZ31506 Simple Switcher? 電源模塊評(píng)估模塊（LMZ3150xEVM - 692）為工程師們提供了一個(gè)便捷的測(cè)試和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。下面，我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這些評(píng)估模塊。

文件下載：LMZ31503EVM-692.pdf

一、模塊概述

1.1 模塊特性

LMZ31506H和LMZ31506電源模塊可提供高達(dá)6A的輸出電流，而LMZ31503則可提供高達(dá)3A的輸出電流。這些電源模塊具有雙電壓輸入，分別用于功率級(jí)（PVIN）和控制電路（VIN）。功率級(jí)輸入（PVIN）的額定電壓范圍為1.6V至14.5V，控制輸入（VIN）的額定電壓范圍為4.5V至14.5V。評(píng)估模塊LMZ3150xEVM - 692同時(shí)提供這兩種輸入，且在設(shè)計(jì)和測(cè)試時(shí)將PVIN連接到VIN。

該評(píng)估模塊具有以下特點(diǎn)：

• 集成度高：完整的集成電源模塊允許小尺寸、低剖面設(shè)計(jì)。
• 效率高：效率高達(dá)96%。
• 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍廣：輸出電壓可在0.6V至5.5V之間調(diào)節(jié)，參考精度為1%。
• 開(kāi)關(guān)頻率可調(diào)：用戶可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率。

1.2 背景知識(shí)

評(píng)估模塊旨在展示使用LMZ31506H、LMZ31503和LMZ31506電源模塊設(shè)計(jì)時(shí)可實(shí)現(xiàn)的小印刷電路板面積。器件封裝內(nèi)集成了高端和低端MOSFET以及柵極驅(qū)動(dòng)電路。MOSFET的低漏源導(dǎo)通電阻使模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高效率，并有助于在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。補(bǔ)償組件內(nèi)置于器件中，外部電阻和跳線允許調(diào)節(jié)輸出電壓和頻率。此外，這些模塊還提供可調(diào)的軟啟動(dòng)、跟蹤和欠壓鎖定輸入。絕對(duì)最大輸入電壓為15V。

二、模塊修改

2.1 輸出電壓設(shè)定

2.2 頻率選擇

2.3 軟啟動(dòng)時(shí)間

軟啟動(dòng)時(shí)間可以通過(guò)更改C8的值來(lái)調(diào)整。更多信息請(qǐng)參考LMZ31506H、LMZ31503和LMZ31506的數(shù)據(jù)表。評(píng)估模塊的軟啟動(dòng)時(shí)間設(shè)置為2.8ms（C8 = 4700pF且J10安裝）。

2.4 跟蹤輸入

LMZ31506H、LMZ31503和LMZ31506可以在啟動(dòng)期間跟蹤外部電壓。J6連接器用于連接外部電壓?？梢允褂锰峁┑碾娮璺謮浩骱蚃5實(shí)現(xiàn)比例或同時(shí)跟蹤。具體細(xì)節(jié)請(qǐng)參考產(chǎn)品數(shù)據(jù)表。

2.5 可調(diào)欠壓鎖定（UVLO）

欠壓鎖定（UVLO）可以按照LMZ31506H、LMZ31503和LMZ31506的數(shù)據(jù)表中的說(shuō)明進(jìn)行調(diào)整。評(píng)估模塊使用提供的電阻分壓器和J8提供兩個(gè)可選的UVLO設(shè)定點(diǎn)。J9提供禁止輸入。

2.6 輸入電壓軌

評(píng)估模塊設(shè)計(jì)用于適應(yīng)功率級(jí)和控制邏輯的不同輸入電壓水平。在正常操作期間，PVIN和VIN輸入通過(guò)J3頂部的兩個(gè)引腳之間的跳線連接（VIN = PVIN位置）。單輸入電壓在J1處提供。如果需要，可以將J3跳線移動(dòng)到下部?jī)蓚€(gè)引腳（VIN = VBIAS位置）來(lái)分離輸入電壓。此時(shí)，必須在J1和J2處同時(shí)提供雙輸入電壓。

三、測(cè)試設(shè)置

3.1 輸入/輸出連接

LMZ3150xEVM - 692提供了輸入/輸出連接器和測(cè)試點(diǎn)。必須通過(guò)一對(duì)20AWG電線將能夠提供4A電流的電源連接到J1。J3上的跳線必須就位。對(duì)于分離輸入電壓軌操作，請(qǐng)參考第3.6節(jié)。負(fù)載必須通過(guò)一對(duì)20AWG電線連接到J7，最大負(fù)載電流能力必須為6A。應(yīng)盡量減小電線長(zhǎng)度，以減少電線中的損耗。測(cè)試點(diǎn)TP1用于監(jiān)測(cè)VIN輸入電壓，TP2提供方便的接地參考。TP4用于監(jiān)測(cè)輸出電壓，TP12作為接地參考。

四、典型性能數(shù)據(jù)

4.1 效率與輸入電壓

通過(guò)圖表可以看出在不同輸入電壓和輸出電流下模塊的效率變化情況，有助于工程師選擇合適的輸入電壓范圍以實(shí)現(xiàn)更高的效率。

4.2 輕載效率與輸入電壓

在輕載情況下，模塊的效率表現(xiàn)對(duì)于節(jié)能設(shè)計(jì)非常重要。該圖表展示了輕載時(shí)效率隨輸入電壓的變化。

4.3 效率與輸出電壓/頻率

在不同的輸出電壓和頻率組合下，模塊的效率也會(huì)有所不同。這些數(shù)據(jù)可以幫助工程師根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的輸出電壓和頻率。

4.4 輸出電壓負(fù)載調(diào)節(jié)和線路調(diào)節(jié)

負(fù)載調(diào)節(jié)和線路調(diào)節(jié)反映了模塊在負(fù)載變化和輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性。通過(guò)相關(guān)圖表可以直觀地了解模塊在不同情況下的電壓調(diào)節(jié)能力。

4.5 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

展示了模塊在負(fù)載瞬態(tài)變化時(shí)的響應(yīng)情況，包括輸出電壓的波動(dòng)和恢復(fù)時(shí)間等。

4.6 環(huán)路響應(yīng)

環(huán)路響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)于評(píng)估模塊的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能非常重要。例如，LMZ31506EVM - 692的環(huán)路響應(yīng)中，單位增益帶寬為50kHz，相位裕度為70度，增益裕度為19dB，增益斜率為 - 1。

4.7 電壓紋波

包括輸出電壓紋波和輸入電壓紋波的相關(guān)數(shù)據(jù)，有助于工程師評(píng)估模塊的輸出質(zhì)量和電源噪聲情況。

4.8 上電波形

展示了模塊在上電過(guò)程中的波形，包括輸出電壓的上升時(shí)間和啟動(dòng)條件等。

五、電路板布局/組裝圖

5.1 布局

LMZ3150xEVM - 692的電路板布局通過(guò)多個(gè)圖層展示。頂層布局有測(cè)試點(diǎn)和跳線，方便在任何操作條件下評(píng)估電源模塊。電路板的頂層、底層和內(nèi)部層均為2oz銅?；镜牟季譁?zhǔn)則包括：

• 將輸入電容器靠近PVIN和PGND端子放置。
• 將輸出電容器靠近VO和PGND端子放置。
• AGND是模擬控制電路的0Vdc參考，應(yīng)在單點(diǎn)連接到PGND。
• AGND端子45用于從器件散熱，必須通過(guò)多個(gè)過(guò)孔連接到AGND平面。
• SENSE +引腳提供遠(yuǎn)程感應(yīng)功能，應(yīng)在負(fù)載附近連接到VO。
• 模擬控制引腳應(yīng)使用推薦的電路組件連接到AGND。

5.2 估計(jì)電路面積

該設(shè)計(jì)中使用的組件的估計(jì)印刷電路板面積為0.55in2（354mm2），此面積不包括測(cè)試點(diǎn)或連接器。

六、材料清單

文檔提供了LMZ31506HEVM - 692、LMZ31503EVM - 692和LMZ31506EVM - 692的材料清單，包括各種電容器、電阻器、二極管、連接器、測(cè)試點(diǎn)等組件的詳細(xì)信息，如型號(hào)、制造商等。

七、標(biāo)準(zhǔn)條款和條件

7.1 交付

德州儀器按照規(guī)定的條款和條件向用戶交付評(píng)估模塊，用戶接受評(píng)估模塊需明確遵守以下條款。

7.2 有限保修和相關(guān)補(bǔ)救措施/免責(zé)聲明

評(píng)估模塊自交付用戶之日起90天內(nèi)符合TI公布的規(guī)格。TI不承擔(dān)因用戶或其他非TI實(shí)體的疏忽、誤用、不當(dāng)安裝或測(cè)試等原因造成的缺陷責(zé)任。如果評(píng)估模塊不符合保修條件，TI的唯一責(zé)任是選擇修復(fù)、更換或?yàn)橛脩糍~戶提供信用。

7.3 監(jiān)管通知

不同國(guó)家和地區(qū)對(duì)評(píng)估模塊有不同的監(jiān)管要求，如美國(guó)的FCC規(guī)定、加拿大的Industry Canada規(guī)定以及日本的相關(guān)規(guī)定等。用戶在使用評(píng)估模塊時(shí)需要遵守這些規(guī)定。

7.4 使用限制和警告

評(píng)估模塊不應(yīng)用于功能安全和/或安全關(guān)鍵評(píng)估，包括但不限于生命支持應(yīng)用的評(píng)估。用戶在處理或使用評(píng)估模塊之前，必須閱讀并應(yīng)用TI提供的用戶指南和其他可用文檔，包括任何警告或限制通知。操作評(píng)估模塊時(shí)應(yīng)在TI推薦的規(guī)格和環(huán)境條件范圍內(nèi)進(jìn)行，超出規(guī)定的性能評(píng)級(jí)和規(guī)格可能會(huì)導(dǎo)致人身傷害、死亡或財(cái)產(chǎn)損失。

總之，德州儀器的LMZ3150xEVM - 692評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)全面的測(cè)試和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)合理利用其特性和功能，可以設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定的電源系統(tǒng)。各位工程師在使用過(guò)程中，不妨根據(jù)實(shí)際需求對(duì)模塊進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。你在使用類似電源模塊評(píng)估模塊時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。