LMG5126EVM 评估模块
- ZHCUCL4 December 2024

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EVM User's Guide

LMG5126EVM 评估模块

说明

LMG5126EVM 评估模块展示了 LMG5126 宽输入电压同步 GaN 升压转换器的特性和性能。该 EVM 旨在简化配置，使用户能够在同一模块上评估许多不同的应用。标准配置旨在提供 24V 稳压输出，开关频率为 420kHz。输出电压可通过 ATRK/DTRK 引脚进行动态调节。

开始使用

将 EVM 连接到电源和负载

特性

可堆叠
输出电压跟踪
宽输入电压范围
电感器电流监控和平均电流限制
旁路模式、PGOOD 指示器和双随机展频 (DRSS)
软启动和峰值电流限制
可选同步 (SYNC)
可编程线路欠压锁定 (UVLO) 和迟滞

应用

汽车级 H 类音频功率放大器
汽车级 LED 前照灯应用

1 评估模块概述

1.1 引言

LMG5126EVM 评估模块为设计工程师提供了功能齐全的同步升压转换器，用于评估 LMG5126 同步 GaN 升压转换器。该 EVM 在 8V 至 18V 的输入电压范围内运行，并可处理高达 42V 的输入瞬态。该 EVM 提供 24V 输出电压，最大功率为 350W。还可以通过 ATRK/DTRK 引脚将输出电压调节至高达 60V。图 1-1 展示了 LMG5126EVM 评估模块的标准应用电路。

1.2 套件内容

一个 LMG5126EVM PCB 组件
EVM 免责声明自述文件

1.3 规格

图 1-1 典型应用电路

1.4 器件信息

LMG5126 是一款同步 GaN 升压转换器。当输入电压高于所需的输出电压时，它进入旁路模式。

宽输入电压范围：2.5V 至 42V
6V 至 60V 输出电压
峰值电流调节方案
输出电压动态跟踪
- 模拟和数字 PWM 跟踪输入
最小静态电流
- 50μA 的低关断 IQ

2 硬件

2.1 EVM 特性、测试点和连接器说明

节 2.1 介绍了 EVM 的工作条件以及评估模块的配置点。

2.1.1 EVM 特性

表 2-1 详细说明了 EVM 特性。

表 2-1 EVM 特性

参数	测试条件		最小值	典型值	最大值	单位
输入电压特性
输入电压范围	运行		8	14	18	V
	UVLO 电压电平	导通		4.2		V
	UVLO 电压电平	关断		3.9		V
输入电流	空载运行 Vin=12V，Vout=24V			1.7		mA
输出特性
输出电压	R_ATRK = 40.2kΩ			24		V
输出电压	R_ATRK = 75kΩ			45		V
输出功率	Vin=16V，JP4 引脚 2-JP8 （平均电流限制功能已禁用）				350	W
系统特性
开关频率				420		kHz
满负载效率	V_IN = 12V，V_OUT = 24V			95.6		%

2.1.2 EVM 连接器和测试点

节 2.1.2 描述了评估模块的连接点。表 2-2 至表 2-4 介绍了这些连接。表 2-2 列出了评估模块的电源连接。这些连接旨在处理相对较大的电流。

表 2-2 电源连接

连接器	引脚	说明
T1	VIN+	评估模块的正输入电压电源
T2	VIN-	评估模块的负输入电压电源
T3	VOUT+	评估模块的正输出电压电源
T4	VOUT-	评估模块的负输出电压电源
J9	VIN	正输入电压引脚 1 - 引脚 3，负输入引脚 6 - 引脚 8（引脚 4 和 5 仅用于检测输入电压）
J19	VOUT	正输出电压引脚 1 - 引脚 3，负输出引脚 6 - 引脚 8（引脚 4 和 5 仅用于检测输出电压）

表 2-3 列出了根据需要配置 LM5125-Q1 和 LM51251-Q1 的 EVM 跳线和测试点。这些跳线可以设置不同的工作模式或向 LM5125-Q1 和 LM51251-Q1 的不同引脚提供信号。

表 2-3 可编程跳线连接

连接器	引脚	说明	默认连接
JP1	BIAS 至 VIN	将 LMG5126 的 BIAS 引脚连接到 VIN	X
JP2	引脚 1 至引脚 2	将 PGOOD 引脚连接到 VCC 以启用电源正常状态指示器	X
JP2	断开	如果不使用电源正常状态指示器，则该引脚可以保持悬空
JP3	引脚 1 至引脚 2	将 MODE 引脚连接到 VCC 以启用 FPWM 模式	X
JP3	引脚 2 至引脚 3	将 MODE 引脚连接到 AGND 以启用 DEM
JP4	引脚 1 至引脚 2	将 DLY 引脚连接到电阻器以禁用延迟功能和平均电流限制特性
	引脚 2 至引脚 3	将 DLY 引脚连接到电容器以启用延迟功能	X
	引脚 2 至 JP8	将 DLY 引脚连接到 GND 以禁用延迟功能和平均电流限制特性
JP5	引脚 1 至引脚 2	当 VIN 斜升时，UVLO/EN 连接至 VIN 一旦超过 UVLO 阈值，UVLO/EN 引脚也会斜升，并且会启用 LMG5126。
	引脚 2 至引脚 3	将 EN2 连接到 AGND 来禁用 LMG5126
	引脚 2 至 JP9	EN/UVLO 引脚连接到由 R14、R15 和 C51 组成的电阻分压器网络，其中该电阻分压器网络设置 UVLO 阈值，以启用 LMG5126。	X
JP6	引脚 1 至引脚 2	使用 DIP 开关 S2 和 S3 进行 CFG1 设置	X
JP6	引脚 2 至引脚 3	针对 I2C 版本将 CFG1 设置为 I2C 引脚
JP7	引脚 1 至引脚 2	使用 DIP 开关 S4 和 S5 进行 CFG2 设置	X
JP7	引脚 2 至引脚 3	针对 I2C 版本将 CFG2 设置为 I2C 引脚
JP10	引脚 1 至引脚 2	将 ATRK 连接至 40.2k 电阻以将 Vout 设置为 24V	X
JP10	引脚 2 至引脚 3	将 ATRK 连接到 J15 以从外部供电
J25	MMCX 插孔	ATRK/DTRK 引脚的数字 PWM 信号输入
J26	MMCX 插孔	外部同步
J27	MMCX 插孔	外部 SYNCOUT

表 2-4 指示了 EVM 的专用电压探测点。这些点用于在 EVM 上进行测量。

表 2-4 探测点

检测点	名称	说明
TP1	SW	升压转换器开关节点的检测点
J1	I2C	具有模拟接地的 I2C 测量接头
J2	PGOOD	具有模拟接地的电源正常状态测量接头
J3	模式	具有模拟接地的 MODE 引脚测量接头
J4	DLY	具有模拟接地的 DLY 引脚测量接头
J5	UVLO	具有模拟接地的 UVLO 引脚测量接头
J6	CFG1	具有模拟接地的 CFG1 引脚测量接头
J7	CFG2	具有模拟接地的 CFG2 引脚接头
J8	CS	电流检测电阻器的端子
J10	Vin 检测	输入电压的检测引脚
J11	SS	具有模拟接地的 SS 引脚测量接头
J12	ILIM/IMON	具有模拟接地的 ILIM/IMON 引脚接头
J13	COMP	具有模拟接地的 COMP 引脚接头
J14	RT	具有模拟接地的 RT 引脚接头
J15	ATRK	具有模拟接地的 ATRK 引脚接头
J16	SYNCIN	具有模拟接地的 SYNCIN 引脚接头
J17	SYNCOUT	具有模拟接地的 SYNCOUT 引脚接头
J18	PGND	连接至 PGND
J20	Vout 检测	输出电压的检测引脚

3 EVM 配置

节 3 展示了用于进一步评估 LMG5126 的默认配置之外的修改。

3.1 输出电压跟踪

节 3.1 介绍了如何设置用于动态输出电压跟踪的评估模块。

LMG5126EVM 是典型配置，具有 24V 的固定输出电压。图 3-1 展示了从 ATRK/DTRK 引脚到模拟地的电阻器将输出电压设置为 24V。参考原理图，R_ATRK 是 R11。

图 3-1 固定输出电压配置

为了通过模拟信号动态地改变输出电压，可通过跳线 JP10 移除或断开 R_ATRK，并直接驱动 ATRK/DTRK 引脚电压以改变输出电压。有关如何选择电压范围和设置 ATRK 引脚电压以产生所需的输出电压，请参阅 LMG5126 数据表。图 3-2 展示了通过施加电压或提供模拟信号来动态更改输出电压的配置。

图 3-2 通过模拟信号实现可变输出电压配置

向 ATRK/DTRK 引脚施加大约 0.8V 和 1.5V 的模拟电压将分别设置 24V 和 45V 的输出电压。

为了以数字方式动态地改变输出电压，可通过跳线 JP2 移除或断开 R_ATRK，并直接向 ATRK/DTRK 引脚馈送 PWM 信号以改变输出电压。有关设置 DTRK 引脚电压的 PWM 占空比以产生所需输出电压的信息，请参阅 LMG5126 数据表。图 3-3 展示了通过施加数字信号来动态更改输出电压的配置。

图 3-3 通过数字信号实现可变输出电压配置

在占空比为 32% 和 60% 的 ATRK/DTRK 引脚上施加 PWM 信号会将输出电压分别设置为 24V 和 45V。

3.2 器件配置

LMG5126 可以使用三个引脚 SYNCOUT、CFG1 和 CFG2 进行配置。在 LMG5126EVM 中，当连接器 JP6 和 JP7 上的跳线通过选择为两个配置引脚中的每一个提供的 16 个电平之一，分别将 CFG1 连接到 DIP1、将 CFG2 连接到 DIP2 时，可以通过五个 DIP 开关配置这些引脚。每个 DIP 开关都有 8 个切换开关，用于将固定值电阻器与配置引脚连接或断开连接。请务必注意，每次只能根据 LMG5126 数据表中提供的信息，为每个配置引脚选择 16 个电平之一来配置 LMG5126，如下所示。

SYNCOUT 引脚定义了过压保护电平和用于通过电阻器进行输出电压编程的 ATRK/DTRK 引脚 20uA 电流。

表 3-1 CFG0 引脚设置

电平	OVP 等级	20uA ATRK 电流
1	25V	开
2	25V	关
3	35V	开
4	35V	关
5	50V	开
6	50V	关
7	65V	开
8	65V	关

CFG1 引脚设置定义了时钟抖动、峰值电流限制 (ICL_latch) 运行、电流检测电压电平以及栅极驱动器强度。

表 3-2 CFG1 引脚设置

电平	展频	检测电压	ICL_{_latch}	栅极驱动强度
1	DRSS 开启	30mV	启用	弱
2	DRSS 开启	60mV	启用	弱
3	DRSS 开启	30mV	启用	强
4	DRSS 开启	60mV	启用	强
5	DRSS 开启	30mV	禁用	弱
6	DRSS 开启	60mV	禁用	弱
7	DRSS 开启	30mV	禁用	强
8	DRSS 开启	60mV	禁用	强
9	DRSS 关闭	30mV	启用	弱
10	DRSS 关闭	60mV	启用	弱
11	DRSS 关闭	30mV	启用	强
12	DRSS 关闭	60mV	启用	强
13	DRSS 关闭	30mV	禁用	弱
14	DRSS 关闭	60mV	禁用	弱
15	DRSS 关闭	30mV	禁用	强
16	DRSS 关闭	60mV	禁用	强

CFG2 引脚定义了器件是配置为单芯片设置还是多芯片设置，然后定义了 SYNCIN 和 SYNCOUT 引脚的运行模式。此外，还可以设置 PGOOD OVP。

表 3-3 CFG2 引脚设置

电平	单/多芯片	SYNCOUT	SYNCIN	PGOOD OVP 启用
1	单通道	关	关	开
2	单通道	关	开	开
3	初级	90°	开	开
4	初级	120°	开	开
5	初级	180°	开	开
6	次级	关	开	开
7	次级	90°	开	开
8	次级	120°	开	开
9	单通道	关	关	关
10	单通道	关	开	关
11	初级	90°	开	关
12	初级	120°	开	关
13	初级	180°	开	关
14	次级	关	开	关
15	次级	90°	开	关
16	次级	120°	开	关

4 实现结果

4.1 测试装置和过程

4.1.1 测试设置

图 4-1 展示了评估 LMG5126EVM 所需的测试设置。

图 4-1 EVM 测试设置

4.1.2 测试过程和设备

需要以下测试设备来测试 LMG5126EVM：

电源：输入电压源 (V_IN) 应为可变电源。电源应至少提供 20V 的电压并能够提供 30A 以上的电流。关闭电源。将电源的正输出连接到 T1，负输出连接到 T2。
电子负载：将负载连接到 T3 实现正连接，连接到 T4 实现负连接。电子负载在 60V 时应能够耗散 350W 的功率。

万用表：对于直流测量，连接如图 5-1 所示。

- 电压表 1 (V_IN)：能够测量高达至少 20V 的输入电压范围
- 电压表 2 (V_OUT)：能够测量 60V 的输出电压
- 电流表 1 (I_IN)：能够进行 30A 直流测量。还可以使用分流电阻器来测量输入电流
- 电流表 2 (I_OUT)：能够进行至少 15A 直流测量
示波器：20MHz 带宽最小值和 10 个探头。
将电源电压设置为 12V，将电子负载设置为 0.1A。电子负载电压必须通过标称 24V 输出进行调节。
缓慢增大负载，同时监控 J23-VOUT 和 J24-GND 之间的输出电压。当负载增加到 7A 时，电压必须保持标称 24V 输出的稳压。
从 8V 至 18V 缓慢扫描输入电压。输出电压必须通过标称 24V 输出进行调节。
从 18V 至 8V 缓慢扫描输入电压。输出电压必须通过标称 24V 输出进行调节。

4.1.3 注意事项

电路板表面和散热器会很烫。请勿触摸！接触可导致烫伤。

5 硬件设计文件

5.1 原理图

图 5-1 原理图

5.2 PCB 板层

图 5-2 至图 5-3 展示了 EVM PCB 布局。

图 5-2 顶部丝网印刷层

图 5-3 底部丝网印刷层

图 5-4 顶层

图 5-5 信号层 1

图 5-6 信号层 2

图 5-7 信号层 3

图 5-8 信号层 4

图 5-9 底层

5.3 物料清单

表 5-1 详细介绍了 EVM 物料清单。

表 5-1 物料清单

位号	数量	值	器件型号	制造商	说明
!PCB1	1		SR088	不限	印刷电路板
C1	1	1µF	GCM188D71H105KE36J	Murata	1µF ±10% 50 V 陶瓷电容器 X7T 0603（公制 1608）
C2、C3、C18、C19、C21、C22、C23、C24、C25、C48、C49、C51	12	100nF	GRM155R62A104ME14D	Murata	通用片状多层陶瓷电容器，0402，0.10μF，X5R，15%，20%，100V
C4	1	4.7uF	GRM155R60J475ME87D	MuRata	电容，陶瓷，4.7uF，6.3V，+/- 20%，X5R，0402
C5	1	100pF	CGA2B2C0G1H101J050BA	TDK	电容，陶瓷，100pF，50V，+/-5%，C0G/NP0，AEC-Q200 1 级，0402
C6、C50	2	330nF	GRT188R71C334KE01D	Murata	多层陶瓷电容器，330nF，16V，X7R ±10%，0603，纸质 T/R
C8	1	47pF	C0603C470J1GACAUTO	Kemet	电容，陶瓷，47pF，100V，+/-5%，C0G/NP0，AEC-Q200 1 级，0603
C9	1	15nF	GCD188R71H153KA01D	Murata	适用于汽车的片状多层陶瓷电容器，0603，15000pF，X7R，15%，10%，50V，1 级
C10	1	470pF	GRM1555C1H471JA01D	MuRata	电容，陶瓷，470pF，50V，+/-5%，C0G/NP0，0402
C11、C12、C13、C14、C15、C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42、C43	13		GRM32EC72A106KE05L	Murata	10µF ±10% 100V 陶瓷电容器 X7S 1210（公制 3225）
C16、C17	2	220µF	EEHZU1H221P	Panasonic	铝混合聚合物电容器 220uF 20% 50V 寿命 4000 小时 AEC-Q200 径向 SMT
C20	1	6800pF	GRM1885C1H682JA01D	MuRata	电容，陶瓷，6800pF，50V，+/- 5%，C0G/NP0，0603
C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35	10	2.2µF	GRM21BD72A225ME01K	Murata	通用片状多层陶瓷电容器 2.2uF ±20% 100V X7T SMD 0805
C44、C45、C46、C47	4	150µF	EEHZU1J151P	Panasonic	铝混合聚合物电容器 150uF 20% 63V 寿命 4000 小时 AEC-Q200 径向 SMT
FID1、FID2、FID3、FID4、FID5、FID6	6		不适用	不适用	基准标记。没有需要购买或安装的元件。
H1、H2、H3、H4	4		NY PMS 440 0025 PH	B&F Fastener Supply	机械螺钉，圆头，#4-40 x 1/4，尼龙，飞利浦盘形头
J1	1		N2510-6002-RB	3M	接头（有罩），100mil，5x2，高温，镀金，TH
J2、J3、J4、J5、J11、J12、J13、J14、JP2、JP3、JP4、JP5、JP6、JP7	14		61300311121	Wurth Elektronik	接头，2.54mm，3x1，金，TH
J6、J7、J8、J10、J15、J16、J17、J20、JP1	9		61300211121	Wurth Elektronik	接头，2.54mm，2x1，金，TH
J9、J19	2		PEC08SAAN	Sullins Connector Solutions	接头，100mil，8x1，锡，TH
J21、J22、J23、J24	4		108-0740-001	Cinch Connectivity	标准香蕉插孔，非绝缘，15A
J25、J26、J27	3		MMCX-J-P-X-ST-MT1	Samtec	50Ω，MMCX 插孔，TH
JP8、JP9	2		61300111121	Wurth Elektronik	接头，2.54mm，1x1，金，TH
L1	1	3.3uH	XGL1712-332MED	Coilcraft	电感，屏蔽，复合磁芯，3.3µH，30.3A，0.0016Ω，SMD
R1、R2	2	4m	KRL2012E-M-R004-F-T5	Susumu	4mΩ，±1%，1W，片上电阻，宽，0805（公制 2012），0508，汽车 AEC-Q200，电流检测，金属箔
R5、R6	2	0	ERJ-3GEY0R00V	Panasonic	电阻，0，5%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R7	1	78.7k	CRCW060378K7FKEA	Vishay-Dale	电阻，78.7k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R8	1	16.0k	RC0603FR-0716KL	Yageo	电阻，16.0k，1%，0.1W，0603
R9、R13	2	20.0k	CRCW060320K0FKEA	Vishay-Dale	电阻，20.0k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R10	1	10	CRCW121810R0FKEK	Vishay-Dale	电阻，10.0，1%，1W，AEC-Q200 0 级，1218
R11、R18	2	40.2k	CRCW060340K2FKEA	Vishay-Dale	电阻，40.2k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R12	1	100k	CRCW0603100KFKEA	Vishay-Dale	电阻，100k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R14、R21	2	75.0k	CRCW060375K0FKEA	Vishay-Dale	电阻，75.0k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R15	1	39.0k	RC0603FR-0739KL	Yageo	电阻，39.0kΩ，1%，0.1W，0603
R16、R37、R53	3	24.9k	CRCW060324K9FKEA	Vishay-Dale	电阻，24.9k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R17	1	31.6k	CRCW060331K6FKEA	Vishay-Dale	电阻，31.6k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R19	1	48.7k	CRCW060348K7FKEA	Vishay-Dale	电阻，48.7kΩ，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R20	1	61.9k	CRCW060361K9FKEA	Vishay-Dale	电阻，61.9k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R22	1	90.9k	CRCW060390K9FKEA	Vishay-Dale	电阻，90.9k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R23	1	110k	CRCW0603110KFKEA	Vishay-Dale	电阻，110k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R24、R40、R56、R57、R58、R59	6	0	RMCF0603ZT0R00	Stackpole Electronics Inc	电阻，0，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R25、R41	2	511	CRCW0603511RFKEA	Vishay-Dale	电阻，511，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R26、R42	2	1.30k	CRCW06031K30FKEA	Vishay-Dale	电阻，1.30k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R27、R43	2	1.87k	CRCW06031K87FKEA	Vishay-Dale	电阻，1.87k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R28、R44	2	2.74k	CRCW06032K74FKEA	Vishay-Dale	电阻，2.74k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R29、R45	2	3.83k	CRCW06033K83FKEA	Vishay-Dale	电阻，3.83k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R30、R46	2	5.11k	CRCW06035K11FKEA	Vishay-Dale	电阻，5.11k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R31、R47	2	6.49k	CRCW06036K49FKEA	Vishay-Dale	电阻，6.49k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R32、R48	2	8.25k	CRCW06038K25FKEA	Vishay-Dale	电阻，8.25k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R33、R49	2	10.5k	CRCW060310K5FKEA	Vishay-Dale	电阻，10.5k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R34、R50	2	13.3k	CRCW060313K3FKEA	Vishay-Dale	电阻，13.3k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R35、R51	2	16.2k	CRCW060316K2FKEA	Vishay-Dale	电阻，16.2k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R36、R52	2	20.5k	CRCW060320K5FKEA	Vishay-Dale	电阻，20.5k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R38、R54	2	30.1k	CRCW060330K1FKEA	Vishay-Dale	电阻，30.1k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
R39、R55	2	36.5k	CRCW060336K5FKEA	Vishay-Dale	电阻，36.5k，1%，0.1W，AEC-Q200 0 级，0603
S1、S2、S3、S4、S5	5		218-8LPST	CTS Electrocomponents	SPST 开关，8 芯，25mA，24VDC，SMD
SH-JP1、SH-JP2、SH-JP3、SH-JP4、SH-JP5、SH-JP6、SH-JP7	7	1x2	SPC02SYAN	Sullins Connector Solutions	分流器，100mil，镀金，黑色
T1、T2、T3、T4	4		CXS70-14-C	Panduit	端子 70A 接线片
U1	1		LMG5126	用于 BOM 报告
C7	0	47pF	C0603C470J1GACAUTO	Kemet	电容，陶瓷，47pF，100V，+/-5%，C0G/NP0，AEC-Q200 1 级，0603
J18	0		61300211121	Wurth Elektronik	接头，2.54mm，2x1，金，TH
JP10	0		61300311121	Wurth Elektronik	接头，2.54mm，3x1，金，TH
R3、R4	0	0.003	KRL6432E-M-R003-F-T1	Susumu Co Ltd	电阻，0.003，1%，3W，AEC-Q200 0 级，2512 宽
TP1	0		RCU-0C	TE Connectivity	PC 测试点，SMT

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