TPS51120 Buck控制器評估模塊使用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源管理模塊的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。TPS51120 Buck控制器評估模塊為工程師們提供了一個高效、靈活的解決方案。下面將詳細(xì)介紹該評估模塊的相關(guān)信息。

文件下載：TPS51120EVM-001.pdf

一、TPS51120簡介

TPS51120是一款高度精密的雙電流模式同步降壓控制器。它專為直接由三到四節(jié)鋰離子電池供電而設(shè)計，能夠為筆記本電腦系統(tǒng)中的所有下游電路提供高功率以及5V、3.3V或兩者兼有的待機(jī)調(diào)節(jié)功能。其板載的高電流（100mA）5V或3.3V線性穩(wěn)壓器具有無毛刺切換到開關(guān)電源（SMPS）的功能，并且在待機(jī)狀態(tài)下可以獨立保持工作。

該控制器采用偽恒定頻率自適應(yīng)導(dǎo)通時間控制方案，支持全范圍的電流模式操作，包括簡化的環(huán)路補償、陶瓷輸出電容，以及在輕載條件下無縫過渡到低頻操作。此外，可選的D - CAP?模式操作針對SP - CAP或POSCAP輸出電容進(jìn)行了優(yōu)化，可進(jìn)一步減少外部補償部件。

TPS51120EVM - 001評估模塊是一款高效的雙同步降壓轉(zhuǎn)換器，能夠在8V至25V的輸入電壓下提供6A的5V和6A的3.3V輸出。本用戶指南主要描述了該評估模塊在D - CAP模式和(R_{DS(on)})電流感應(yīng)下的性能。

二、電氣性能

輸入電壓范圍

輸入電壓范圍（(V_{BAT})）為8V至25V，典型值為12V。

通道1（CH1）

• 輸出電壓：可設(shè)置為5V。
• 工作頻率：當(dāng)(TONSEL)設(shè)置為(V{REF2})，(V{BAT}=12V)，(I_{OUT1}=6A)時，典型工作頻率為280kHz。
• 輸出電流：在(V_{BAT})為8V至25V的范圍內(nèi)，輸出電流可達(dá)6A。
• 過流限制：當(dāng)(V_{BAT}=12V)時，過流限制為10A。
• 輸出紋波電壓：當(dāng)(V{BAT}=12V)，(I{OUT1}=6A)時，輸出紋波電壓為40mV p - p。

通道2（CH2）

• 輸出電壓：固定為3.3V。
• 工作頻率：當(dāng)(TONSEL)設(shè)置為(V{REF2})，(V{BAT}=12V)，(I_{OUT2}=6A)時，典型工作頻率為430kHz。
• 輸出電流：在(V_{BAT})為8V至25V的范圍內(nèi)，輸出電流可達(dá)6A。
• 過流限制：當(dāng)(V_{BAT}=12V)時，過流限制為10A。
• 輸出紋波電壓：當(dāng)(V{BAT}=12V)，(I{OUT2}=6A)時，輸出紋波電壓為45mV p - p。

三、測試設(shè)置與結(jié)果

測試設(shè)置

將測試設(shè)備與TPS51120EVM - 001板按照特定的連接方式進(jìn)行連接，具體連接方式可參考文檔中的圖4 - 1。

測試步驟

1. 確保開關(guān)SW1（EN1）、SW2（EN2）、SW3（EN5）和SW4（EN3）處于“OFF”位置。
2. 將JP1的分流跳線設(shè)置為5 - 6引腳（Med2），將JP2的分流跳線設(shè)置為1 - 2引腳（自動跳過）。
3. 向(V{BAT1})和(V{BAT_GND1})端子施加適當(dāng)?shù)?V_{BAT})電壓。
4. 打開SW3（EN5），VREG5（5V - LDO）啟動。
5. 打開SW4（EN3），VREG3（3.3V - LDO）啟動。
6. 當(dāng)SW3和SW4保持開啟狀態(tài)時，(V_{REF2})（2V - REF）啟用。
7. 當(dāng)SW3和SW4保持開啟狀態(tài)并打開SW1（EN1）時，CH1輸出將啟動。
8. 當(dāng)SW3和SW4保持開啟狀態(tài)并打開SW2（EN2）時，CH2輸出將啟動。

啟動性能

文檔中給出了5V和3.3V的啟動波形圖（圖4 - 2和圖4 - 3），通過觀察這些波形，工程師可以了解模塊在啟動過程中的性能表現(xiàn)。

瞬態(tài)性能

文檔中還給出了5V和3.3V的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)圖（圖4 - 4和圖4 - 5），這些圖有助于評估模塊在負(fù)載變化時的動態(tài)性能。

四、配置

開關(guān)頻率選擇

跳過模式和故障禁用選擇

輸出電壓設(shè)置選擇

可以通過EVM上的(V_{FBx})引腳使用一些電阻來設(shè)置輸出電壓。默認(rèn)設(shè)置為可調(diào)輸出。具體設(shè)置如下：

CH1

CH2

控制方案選擇

可以通過EVM上的(COMPx)引腳使用一些電阻和電容來設(shè)置控制方案。默認(rèn)設(shè)置為D - CAP模式。具體設(shè)置如下：

CH1

CH2

當(dāng)選擇電流模式時，需要在C9、C11、C15、C14、R14和R20上添加適當(dāng)?shù)牟考⑶袛郣12和R24焊盤之間的走線。

五、EVM組裝圖和PCB布局

文檔中提供了EVM的頂部組裝圖、底部組裝圖以及各層PCB布局圖（圖6 - 1至圖6 - 6），這些圖有助于工程師了解模塊的物理結(jié)構(gòu)和布線情況。

六、材料清單

文檔中列出了評估模塊所使用的各種材料的詳細(xì)信息，包括參考編號、數(shù)量、描述、尺寸、制造商和零件編號等。這對于工程師進(jìn)行物料采購和模塊組裝非常有幫助。

七、總結(jié)

TPS51120 Buck控制器評估模塊具有高性能、靈活性強(qiáng)等特點，通過合理的配置和測試，可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。工程師們在使用該模塊時，需要仔細(xì)閱讀本用戶指南，根據(jù)實際需求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和測試，以確保模塊的性能和穩(wěn)定性。你在使用這個評估模塊的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。