如何拓宽控制器的输出电压范围
控制器能够调节最高输出电压：例如，lm5140-q1能调节的最高输出电压是15v。但在很多应用中（如在一种工业应用中，为可编程逻辑控制器(plc)和工厂自动化设备供电的标准运行总线为24v），设计工程师需要调节更高的电压。
在本文中，我将介绍如何使用lm5140-q1为具有24v输出电压、3a负载电流的工业应用提供电源。lm5140-q1专为需要调节8v以下输出电压的汽车应用而设计。增加一些外部组件后，您可以将lm5140-q1用于工业应用。
开始设计前，应考虑以下事项：
lm5140-q1需要一个连接vccx的外部5v偏置电源。
需要对缓冲放大器进行or’d二极管配置，以确保启动时的功能运行。
vccx绝对最高电压是6.5v。
vout引脚需要较低的阻抗输入。阻抗足够低的电阻分压器可吸走大量电流，从而影响系统的效率。
lm5140-q1内部斜率补偿会控制电感器和rsense的选择。
图1所示为如何对lm5140-q1进行配置，使其能够调节15v以上的电压。将vo1设为5v并连接至vccx。这样会禁用lm5140-q1的内部调节器，减少控制器的功率耗散。
图1：带输出范围更宽的外部组件的lm5140-q1图解
您可以使用反馈电阻器，为lm5140-q1配置可调输出电压，或不使用反馈电阻器，为lm5140-q1配置两个固定输出电压。请参阅lm5140-q1数据表了解更多详情。
使用方程1将输出电压设为24v：
其中：vref = 1.2v。参见图1中的图解。
我建议将rfb1的起点电阻设在10kΩ-20kΩ之间（方程2）：
218 kΩ并非标准的1%电阻值，因此使用：215kΩ
您需要使用两个相同的分压器来感测电流传感电阻器rcs和vo2之间的差分电压。缓冲放大器的输入是高输入阻抗，不会影响电源效率，而放大器的输出是低输入阻抗，可以驱动lm5140-q1的vout2引脚。
lm5140-q1 cs引脚的绝对最高额定电压为5v。为避免违反绝对最高额定电压值，您应使用电阻分压器网络来降低cs引脚处的电压。使用相同的分压器比率来降低在缓冲放大器输入端感测的电压，以确保在vo2处感测到的电压相同。缓冲放大器的共模电压需要高于在其地面输入端看到的电压。这种情况下，共模电压需要高于(0.7r/1r) x 24v = 16.8v。
vo1或vo2 – 或二者，可使用所述的外部电路。使用外部偏置电源为lm5140-q1vccx引脚供电。
要计算输出电感器lout，使用以下设计步骤，以方程3开始，该方程假设30%的电感脉动电流：
其中，lx是1.0 +/-0.25，fsw 是lm5140-q1的振荡器频率(440khz)。
因此，我为该应用选择了55µh的电感器。
电感器数值较低时会增加峰间电感器电流，最大限度减小尺寸、降低成本并提高瞬态响应。但是电感器数值较低时，由于均方根(rms)电流较高，因此会降低效率。
电感器数值较高时会降低峰间电感器电流，并提高效率。您可能需要使用更大的输出电容器来满足既定的瞬态响应要求。
电流传感电阻器
要计算电流传感电阻器的值，需要将最大输出电流(iout)乘以120%，以确保电流限制不影响满负荷运转：3.248安培峰值(apk)的120%是3.89apk。
分压器会减弱cs引脚和vout引脚之间的差分电压，从而影响内部斜率补偿和电流限制设定值。输出电压为24v时，分压器中使用的外部电阻器的比率是0.7。方程7解释了出现这种减弱的原因：
其中，vcs是电流限制设定值，lm5140-q1的vcs是75mv，a是电阻分压器网络衰减系数，为0.7。
lm5140-q1专为需要调节8v以下输出电压的汽车应用而设计。加装一些外部组件后，使用本博文中详述的设计方法，可以将lm5140-q1控制器用于需要输出电压超过cs引脚和vout引脚绝对最高额定电压的工业应用。
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开始设计前，应考虑以下事项：
lm5140-q1需要一个连接vccx的外部5v偏置电源。
需要对缓冲放大器进行or’d二极管配置，以确保启动时的功能运行。
vccx绝对最高电压是6.5v。
vout引脚需要较低的阻抗输入。阻抗足够低的电阻分压器可吸走大量电流，从而影响系统的效率。
lm5140-q1内部斜率补偿会控制电感器和rsense的选择。
图1所示为如何对lm5140-q1进行配置，使其能够调节15v以上的电压。将vo1设为5v并连接至vccx。这样会禁用lm5140-q1的内部调节器，减少控制器的功率耗散。
图1：带输出范围更宽的外部组件的lm5140-q1图解
您可以使用反馈电阻器，为lm5140-q1配置可调输出电压，或不使用反馈电阻器，为lm5140-q1配置两个固定输出电压。请参阅lm5140-q1数据表了解更多详情。
使用方程1将输出电压设为24v：
其中：vref = 1.2v。参见图1中的图解。
我建议将rfb1的起点电阻设在10kΩ-20kΩ之间（方程2）：
218 kΩ并非标准的1%电阻值，因此使用：215kΩ
您需要使用两个相同的分压器来感测电流传感电阻器rcs和vo2之间的差分电压。缓冲放大器的输入是高输入阻抗，不会影响电源效率，而放大器的输出是低输入阻抗，可以驱动lm5140-q1的vout2引脚。
lm5140-q1 cs引脚的绝对最高额定电压为5v。为避免违反绝对最高额定电压值，您应使用电阻分压器网络来降低cs引脚处的电压。使用相同的分压器比率来降低在缓冲放大器输入端感测的电压，以确保在vo2处感测到的电压相同。缓冲放大器的共模电压需要高于在其地面输入端看到的电压。这种情况下，共模电压需要高于(0.7r/1r) x 24v = 16.8v。
vo1或vo2 – 或二者，可使用所述的外部电路。使用外部偏置电源为lm5140-q1vccx引脚供电。
要计算输出电感器lout，使用以下设计步骤，以方程3开始，该方程假设30%的电感脉动电流：
其中，lx是1.0 +/-0.25，fsw 是lm5140-q1的振荡器频率(440khz)。
因此，我为该应用选择了55µh的电感器。
电感器数值较低时会增加峰间电感器电流，最大限度减小尺寸、降低成本并提高瞬态响应。但是电感器数值较低时，由于均方根(rms)电流较高，因此会降低效率。
电感器数值较高时会降低峰间电感器电流，并提高效率。您可能需要使用更大的输出电容器来满足既定的瞬态响应要求。
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