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  • LM5157-Q1 反激式转换器评估模块

    • ZHCUAI5 June   2021 LM5157 , LM5157-Q1 , LM51571-Q1

       

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  • LM5157-Q1 反激式转换器评估模块
  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1引言
  4. 2电气参数
  5. 3应用原理图
  6. 4EVM 图片
  7. 5测试装置和步骤
    1. 5.1 EVM 测试设置原理图
    2. 5.2 测试设备
  8. 6测试数据和性能曲线
    1. 6.1 效率
    2. 6.2 输出调节和交叉调节
    3. 6.3 稳态波形
    4. 6.4 启动波形
    5. 6.5 动态响应
    6. 6.6 短路保护
    7. 6.7 Bode Plots
    8. 6.8 热像图
  9. 7原理图
  10. 8物料清单
  11. 9EVM 布局
  12. 重要声明
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EVM USER'S GUIDE

LM5157-Q1 反激式转换器评估模块

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见,TI 提供了译文;由于翻译过程中可能使用了自动化工具,TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性,请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本(控制文档)。

摘要

LM5157EVM-FLY 评估模块展示了 LM5157 特性和性能,后者可作为宽输入非同步反激式控制器,为三相逆变器栅极驱动器偏置电源的典型应用产生多个输出电压轨。该标准配置旨在通过 8V 至 16V 的输入提供 10V、250mA 的稳压输出以及三个隔离式 20V 电压轨(电流分别为 75mA、75mA 和 150mA)。开关频率为 250kHz。该评估模块旨在简化配置,使用户能够评估同一模块上的不同应用。PCB 有两个铜层。

商标

Other TMs

1 引言

LM5157EVM-FLY 支持以下特性和性能:

  • 严格稳压主输出电压 Vo1 = 10V ±1%
  • 三个交叉稳压隔离式输出电压:
    • Vo2 = 20V
    • Vo3 = 20V
    • Vo4 = 20V
  • 总额定负载 8.5W:
    • Vo1 时为 250mA
    • Vo2 下为 75mA
    • Vo3 下为 75mA
    • Vo4 下为 150mA
  • 峰值效率 > 90%
  • 可选断续模式过载保护
  • 开关频率为 250kHz
  • 2 层 PCB、3.5in × 2.3in

2 电气参数

表 2-1 详细介绍了电气性能标准配置。

表 2-1 电气性能标准配置
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
输入特性
输入电压范围 VIN 运行 8 12 16 V
绝对最大输入电压 VINMAX 运行且不会造成损坏 18 V
输入电压(导通),VIN(ON) 可由 UVLO/SYNC 电阻调节 7.5 V
输入电压(导通),VIN(OFF) 7.3 V
输出特性
主输出电压 Vo1 10 V
第 1 个隔离式输出电压 Vo2 20 V
第 2 个隔离式输出电压 Vo3 20 V
第 3 个隔离式输出电压 Vo4 20 V
主输出负载电流 Io1 0.250 A
第 1 个隔离式输出负载电流 Io2 0.075 A
第 2 个隔离式输出负载电流 Io3 0.075 A
第 3 个隔离式输出负载电流 Io4 0.150 A
系统特性
开关频率 250 kHz
峰值效率 VIN= 12V、所有输出轨上的额定负载 91 %
结温 –40 150 °C
变压器规格 (Coilcraft ZB1324-AL)
初级电感 8 µH
匝数比 (2-4):(1-3) 1
(5-6):(1-3) 1.2
(8-7):(1-3) 2.4
(10-9):(1-3) 2.4
(12-11):(1-3) 2.4
饱和电流 电感减小 20% 5.5 A
漏电感 90 nH

3 应用原理图

LM5157EVM-FLY 支持多种配置。图 3-1 显示了 LM5157EVM-FLY 的标准配置,表 2-1 中的参数对该配置有效。

GUID-20210304-CA0I-BTNS-B122-9ZWTXJCMHTDL-low.gif图 3-1 应用电路

4 EVM 图片

图 4-1 是从 CAD 工具中对 EVM 进行的 3D 打印输出。电路板的实际颜色可能不同。EVM 还包括用于额外配置的电路。并非所有元件都安装在 EVM 上。

GUID-20210304-CA0I-F87N-N6QH-P6K8KJGRMSXC-low.gif图 4-1 EVM 图片

5 测试装置和步骤

5.1 EVM 测试设置原理图

图 5-1 显示了正确的设备连接和测量点。

GUID-20210304-CA0I-4FRD-67FH-T1W617RXSJD0-low.gif图 5-1 测试设置

5.2 测试设备

电源:使用的输入电压源应为能够提供 0V 至 16V 电压和至少 5A 电流的可变电源。

万用表:

  • 电压表 1:10V 主输出电压 Vo1、从 TP18 (+) 连接到 TP19 (–)
  • 电压表 2:隔离式 20V 输出电压 Vo2,从 TP3 (+) 连接到 TP5 (–)
  • 电压表 3:隔离式 20V 输出电压 Vo3,从 TP6 (+) 连接到 TP8 (–)
  • 电压表 4:隔离式 20V 输出电压 Vo4,从 TP12 (+) 连接到 TP13 (–)
  • 电压表 5:输入电压,从 TP2 (+) 连接至 TP7 (–)
  • 电流表 1:10V 主输出电流,必须能够处理 1A 电流
  • 电流表 2:Vo2 输出电流,必须能够处理 0.5A
  • 电流表 3:Vo3 输出电流,必须能够处理 0.5A
  • 电流表 4:Vo4 输出电流,必须能够处理 0.5A
  • 电流表 5:输入电流,必须能够处理 3A

负载:电子负载、纯电阻负载或两者的组合可用于四路输出。

  • 电子负载可用于每个输出轨。电子负载应具有恒定电阻 (CR) 或恒定电流 (CC)。它应该在 20V 电压下安全地处理 0.5A 电流。
  • 此外,还可以使用阻性负载。限制每个输出的最小电阻,它对应于最大功率,如下所示:
    • 负载 1:4.0Ω 或 250mA
    • 负载 2:266.7Ω 或 75mA
    • 负载 3:266.7Ω 或 75mA
    • 负载 4:133.3Ω 或 150mA

6 测试数据和性能曲线

图 6-1 至图 6-27 显示了 LM5157EVM-FLY 的典型性能。根据测量技术和环境变量的不同,测量结果可能与提供的数据略有出入。

6.1 效率

图 6-1 不同输入电压和负载电平下的效率

6.2 输出调节和交叉调节

图 6-2 主输出电压调节与主输出负载间的关系(IO2、Io3、Io4 = 100%)
图 6-4 主输出电压调节与输入电压间的关系(Io2、Io3、Io4 = 100%)
图 6-6 隔离式输出的电压调节与输入电压间的关系(50% 负载)
图 6-3 隔离式输出的交叉调节与主输出负载间的关系(IO2、Io3、Io4 = 10%)
图 6-5 隔离式输出的电压调节与输入电压间的关系(10% 负载)
图 6-7 隔离式输出的电压调节与输入电压间的关系(100% 负载)

6.3 稳态波形

GUID-20210317-CA0I-3HVC-XLW3-4XV5ZCW7QDM2-low.png图 6-8 100% 负载、低于 16V 最大 VIN 下的 SW 波形
GUID-20210317-CA0I-T5PR-T8K8-LZGS5BFV3DKT-low.png图 6-10 10% 负载、低于 16V 最大 VIN 下的 SW 波形
GUID-20210317-CA0I-JZKB-4KXX-ZLNLTTPKFDFN-low.png图 6-12 在 100% 负载和 16V 最大 VIN 下 D1(VO2 整流器)的 PIV
GUID-20210317-CA0I-8KJG-MW8L-8KDSZTCPSHB7-low.png图 6-14 在 100% 负载和 16V 最大 VIN 下 D5(Vo3 整流器)的 PIV
GUID-20210317-CA0I-BNFX-7P3K-6NSP1KGH1S9R-low.png图 6-16 150mA 负载下的隔离式输出 Vo4 纹波电压
GUID-20210317-CA0I-X3XR-54NS-ND360JSPHQMB-low.png图 6-9 100% 负载、低于 16V 最大 VIN 下的放大 SW 波形
GUID-20210317-CA0I-JX3G-3VP0-QF5NBLK303Q3-low.png图 6-11 D7 的 PIV(主输出整流器)在 100% 负载和 16V 最大 VIN 下
GUID-20210317-CA0I-CK9G-9QXP-DLHL13QG4PMF-low.png图 6-13 在 100% 负载和 16V 最大 VIN 下 D4(Vo3 整流器)的 PIV
GUID-20210317-CA0I-BVWH-VK14-M2XRN7PRGWGD-low.png图 6-15 250mA 负载下的主输出 Vo1 纹波电压

6.4 启动波形

GUID-20210317-CA0I-RLW3-NW2M-4JHZPGDN8BV3-low.png图 6-17 在每个输出轨上 10% 负载时启动
GUID-20210317-CA0I-J83S-GTW0-7HVFF2RVDJ8K-low.png图 6-18 在每个输出轨上 100% 负载时启动

 

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