Modulo di valutazione del controller Buck LM3477 di Texas Instruments

Informazioni sul prodotto

Il modulo di valutazione del controller buck LM3477 è un controller FET a canale N high-side in modalità corrente. È comunemente usato nelle configurazioni buck.
L'LM3477 consente un'ampia varietà di ingressi, uscite e carichi.
La scheda di valutazione è pronta per operare a condizioni specifiche.

Istruzioni per l'uso del prodotto

1. Assicurarsi che i componenti di potenza (diodo di cattura, induttore e condensatori di filtro) siano posizionati vicini tra loro sul layout del PCB. Rendi brevi le tracce tra loro.
2. Utilizzare tracce larghe tra i componenti di potenza e per i collegamenti di potenza al circuito del convertitore DC-DC.
3. Collegare i pin di terra dei condensatori del filtro di ingresso e di uscita e catturare il diodo il più vicino possibile utilizzando tecniche di layout appropriate.

Bill of Materials (BOM)

Componente	Valore	Numero di parte
CIN1	594D127X0020R2	Non connesso
CIN2	Non connesso	Non connesso
COUT1	LMK432BJ226MM (Taiyo Yuden)	LMK432BJ226MM (Taiyo Yuden)
COUT2	DO3316P-103 (Coilcraft)	1.8 mila
L	CRCW08051821FRT1 (Vitramon)	12 nF/50 V
RC	VJ0805Y123KXAAT (Vitramon)	Non connesso
CC1	5A, 30V	IRLMS2002 (IRF)
CC2	100 V, 3 A	MBRS340T3 (Motorola)
Q1	20	CRCW080520R0FRT1 (Vitramon)
D	1 mila	CRCW08051001FRT1 (Vitramon)
RDR	16.2 mila	CRCW08051622FRT1 (Vitramon)
RSL	10.0 mila	CRCW08051002FRT1 (Vitramon)
RFB1	470 pF	VJ0805Y471KXAAT (Vitramonio)
RFB2	0.03	Non connesso

Prestazione

I grafici efficienza/carico ed efficienza/VIN sono mostrati nel manuale dell'utente come riferimento.

Fondamenti di layout

Per il layout corretto del modulo di valutazione del controller buck LM3477, seguire queste linee guida:

1. Posizionare i componenti di potenza (diodo di cattura, induttore e condensatori di filtro) vicini tra loro sul layout PCB. Rendi brevi le tracce tra loro.
2. Utilizzare tracce larghe tra i componenti di potenza e per i collegamenti di potenza al circuito del convertitore DC-DC.
3. Collegare i pin di terra dei condensatori del filtro di ingresso e di uscita e catturare il diodo il più vicino possibile utilizzando tecniche di layout appropriate.

Fare riferimento al manuale utente per il diagramma del layout PCB della scheda di valutazione LM3477.

Introduzione

L'LM3477 è un controller FET a canale N high-side in modalità corrente. Viene comunemente utilizzato nelle configurazioni buck, come mostrato nella Figura 1-1. Tutti i componenti di conduzione dell'alimentazione del circuito sono esterni all'LM3477, pertanto l'LM3477 può ospitare un'ampia varietà di ingressi, uscite e carichi.
La scheda di valutazione LM3477 è pronta per funzionare alle seguenti condizioni:

• 4.5 V ≤ VIN ≤ 15 V
• VOUT = 3.3 V
• 0 A ≤ IOUT ≤ 1.6 A
• Il circuito e la distinta base per questa applicazione sono riportati nella Figura 1-1 e nella Tabella 1-1.

Tabella 1-1. Distinta base (BOM)

Componente	Valore	Numero di parte
CIN1	120 µF/20 V	594D127X0020R2
CIN2	Non connesso
COUT1	22 µF/10 V	LMK432BJ226MM (Taiyo Yuden)
COUT2	22 µF/10 V	LMK432BJ226MM (Taiyo Yuden)
L	10 µH, 3.8 A	DO3316P-103 (Coilcraft)
RC	1.8 kΩ	CRCW08051821FRT1 (Vitramon)
CC1	12 nF/50 V	VJ0805Y123KXAAT (Vitramon)
CC2	Non connesso
Q1	5A, 30V	IRLMS2002 (IRF)
D	100 V, 3 A	MBRS340T3 (Motorola)
RDR	20Ω	CRCW080520R0FRT1 (Vitramon)
RSL	1 kΩ	CRCW08051001FRT1 (Vitramon)
RFB1	16.2 kΩ	CRCW08051622FRT1 (Vitramon)
RFB2	10.0 kΩ	CRCW08051002FRT1 (Vitramon)
CFF	470 pF	VJ0805Y471KXAAT (Vitramonio)
RSN	0.03Ω	WSL 2512 0.03 Ω ±1% (Dale)

Prestazione

• La Figura da 2-1 a Figura 2-2 mostra alcuni dati di riferimento presi dal circuito sopra sulla scheda di valutazione LM3477. Questa scheda di valutazione può essere utilizzata anche per valutare un circuito regolatore buck ottimizzato per un punto operativo diverso o per valutare un compromesso tra costo e alcuni parametri prestazionali. Per esample, l'efficienza di conversione può essere aumentata utilizzando un MOSFET RDS(ON) inferiore, il ripple voltage può essere abbassato con condensatori di uscita ESR inferiori e la soglia di isteresi può essere modificata in funzione dei resistori RSN e RSL.
• L'efficienza di conversione può essere aumentata utilizzando un MOSFET RDS(ON) inferiore, tuttavia diminuisce man mano che il volume di ingressotage aumenta. L'efficienza si riduce a causa dell'aumento del tempo di conduzione del diodo e dell'aumento delle perdite di commutazione. Le perdite di commutazione sono dovute alle perdite di transizione Vds × Id e alle perdite di carica del gate, entrambe possono essere ridotte utilizzando un FET con bassa capacità di gate. A cicli di lavoro bassi, dove si verifica la maggior parte della perdita di potenza
  nel FET è dovuto alle perdite di commutazione, scambiare un RDS(ON) più elevato con una capacità di gate inferiore aumenterà l'efficienza.
• La Figura 3-1 mostra un diagramma di Bode della risposta in frequenza ad anello aperto dell'LM3477 utilizzando i componenti esterni elencati nella Tabella 1-1.

Modalità isteretica

Man mano che la corrente di carico diminuisce, l'LM3477 entrerà eventualmente in una modalità di funzionamento "isteretica". Quando
la corrente di carico scende al di sotto della soglia della modalità isteretica, la voltage sale leggermente. Il sovravoltagIl comparatore di protezione (OVP) rileva questo aumento e provoca lo spegnimento del MOSFET di potenza. Poiché il carico estrae corrente dal condensatore di uscita, l'uscita voltage scende finché non raggiunge la soglia bassa del comparatore OVP e la parte inizia di nuovo a commutare. Questo comportamento si traduce in una frequenza più bassa e un volume di uscita picco-picco più elevatotage ondulazione rispetto al normale schema di modulazione dell'ampiezza dell'impulso. L'entità dell'output voltagIl ripple è determinato dai livelli di soglia OVP, che sono riferiti al feedback voltage e sono generalmente compresi tra 1.25 V e 1.31 V. Per ulteriori informazioni, consultare la tabella delle caratteristiche elettriche nella scheda tecnica del controller a canale N lato alto ad alta efficienza LM3477 per regolatore a commutazione. Nel caso di un'uscita a 3.3 V, ciò si traduce in un volume di uscita regolatotage tra 3.27 V e 3.43 V. Il punto di soglia della modalità isteretica è una funzione di RSN e RSL. La Figura 3-1 mostra la soglia di isteresi rispetto al VIN per la scheda di valutazione LM3477 con e senza RSL.

Aumento del limite di corrente

• Il resistore RSL offre flessibilità nella scelta del valore ramp della compensazione della pendenza. La compensazione della pendenza influisce sull'induttanza minima per la stabilità (vedere la sezione Compensazione della pendenza nella scheda tecnica del controller a canale N ad alta efficienza e lato alto LM3477 per regolatore a commutazione), ma aiuta anche a determinare il limite di corrente e la soglia di isteresi. Come example, RSL può essere disconnesso e sostituito da un resistore da 0 Ω in modo che non venga aggiunta alcuna compensazione aggiuntiva della pendenza alla forma d'onda di rilevamento della corrente per aumentare il limite di corrente. Un modo più convenzionale per regolare il limite di corrente è modificare l'RSN. RSL viene qui utilizzato per modificare il limite di corrente per ragioni di semplicità e per dimostrare la dipendenza del limite di corrente da RSL. Modificando RSL su 0 Ω, è possibile soddisfare le seguenti condizioni:
• 4.5 V ≤ VIN ≤ 15 V
• VOUT = 3.3 V
• 0 A ≤ IOUT ≤ 3 A
• Il limite di corrente è una funzione debole della compensazione della pendenza e una funzione forte del resistore di rilevamento. Diminuendo RSL, la compensazione della pendenza diminuisce e di conseguenza aumenta il limite di corrente. Anche la soglia della modalità isteretica aumenterà fino a circa 1 A (vedere Figura 3-1).
• La Figura 4-1 mostra un diagramma di Bode della risposta in frequenza ad anello aperto dell'LM3477 utilizzando i componenti modificati (RSL = 0 Ω) per ottenere una maggiore capacità di corrente di uscita.

Fondamenti di layout

Un buon layout per i convertitori DC-DC può essere implementato seguendo alcune semplici linee guida di progettazione:1. Posizionare i componenti di potenza (diodo di cattura, induttore e condensatori di filtro) vicini tra loro. Rendi brevi le tracce tra loro.

1. Utilizzare tracce larghe tra i componenti di potenza e per i collegamenti di potenza al circuito del convertitore DC-DC.
2. Collegare i pin di terra dei condensatori del filtro di ingresso e di uscita e catturare il diodo il più vicino possibile utilizzando un generoso riempimento di rame sul lato componente come piano di pseudo-massa. Quindi, collegalo al piano di terra con diversi via.
3. Disporre i componenti di potenza in modo che la corrente di commutazione si sposti in loop curl nella stessa direzione.
4. Instradare l'alimentazione ad alta frequenza e il ritorno a terra come percorsi paralleli continui e diretti.
5. Separare le tracce sensibili al rumore, come il voltage percorso di retroazione, da tracce rumorose associate ai componenti di potenza.
6. Garantire una buona terra a bassa impedenza per il convertitore IC.
7. Posizionare i componenti di supporto per il convertitore IC, come compensazione, selezione della frequenza e componenti della pompa di carica, il più vicino possibile al convertitore IC ma lontano da tracce rumorose e dai componenti di potenza. Rendere le connessioni al circuito integrato del convertitore e al suo piano pseudo-massa quanto più brevi possibile.
8. Posizionare i circuiti sensibili al rumore, come i blocchi IF del radiomodem, lontano dal convertitore DC-DC, dai blocchi digitali CMOS e da altri circuiti rumorosi.

Cronologia delle revisioni

NOTA: I numeri di pagina delle revisioni precedenti potrebbero differire dai numeri di pagina della versione corrente.
Modifiche dalla revisione E (aprile 2013) alla revisione F (febbraio 2022)

• Aggiornato il formato di numerazione di tabelle, figure e riferimenti incrociati in tutto il documento. 2
• Aggiornato il titolo della guida dell'utente aggiornato………………………………………………………………………………………………………… 2

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Documenti / Risorse

Modulo di valutazione del controller Buck LM3477 di Texas Instruments [pdf] Guida utente Modulo di valutazione controller buck LM3477, LM3477, Modulo di valutazione controller buck, Modulo di valutazione controller, Modulo di valutazione, Modulo

Riferimenti

• Manuale d'uso