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。
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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 | |||
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。
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。
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
6.1 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
图 6-8 100% 负载、低于 16V 最大 VIN 下的 SW 波形
图 6-10 10% 负载、低于 16V 最大 VIN 下的 SW 波形
图 6-12 在 100% 负载和 16V 最大 VIN 下 D1（VO2 整流器）的 PIV
图 6-14 在 100% 负载和 16V 最大 VIN 下 D5（Vo3 整流器）的 PIV
图 6-16 150mA 负载下的隔离式输出 Vo4 纹波电压
图 6-9 100% 负载、低于 16V 最大 VIN 下的放大 SW 波形
图 6-11 D7 的 PIV（主输出整流器）在 100% 负载和 16V 最大 VIN 下
图 6-13 在 100% 负载和 16V 最大 VIN 下 D4（Vo3 整流器）的 PIV
图 6-15 250mA 负载下的主输出 Vo1 纹波电压6.4 启动波形
图 6-17 在每个输出轨上 10% 负载时启动
图 6-18 在每个输出轨上 100% 负载时启动