TPS54326 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊使用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，降壓轉(zhuǎn)換器是一種常見且重要的電路元件，它能將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓，以滿足不同電子設(shè)備的供電需求。今天，我們就來詳細(xì)了解一下德州儀器（Texas Instruments）的 TPS54326 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊（TPS54326EVM - 540）。

文件下載：TPS54326EVM-540.pdf

一、引言

1.1 背景

TPS54326 是一款單路、自適應(yīng)導(dǎo)通時間 D - CAP2? 模式的同步降壓轉(zhuǎn)換器，其最大的優(yōu)勢在于所需的外部元件數(shù)量極少。D - CAP2 控制電路針對低等效串聯(lián)電阻（ESR）的輸出電容器進(jìn)行了優(yōu)化，像 POSCAP、SP - CAP 或陶瓷類型的電容器都適用，并且具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)能力，無需外部補償。其開關(guān)頻率在內(nèi)部設(shè)定為標(biāo)稱 700 kHz。該轉(zhuǎn)換器將高端和低端開關(guān) MOSFET 以及柵極驅(qū)動電路集成在 TPS54326 封裝內(nèi)，MOSFET 的低漏源導(dǎo)通電阻使得 TPS54326 能夠?qū)崿F(xiàn)高效率，并有助于在高輸出電流時保持較低的結(jié)溫。此外，它還具備自動跳過模式，可在輕負(fù)載時實現(xiàn)更高的效率。這款 DC/DC 同步轉(zhuǎn)換器能夠在 4.5 V 至 18 V 的輸入控制電壓源、2 V 至 18 V 的輸入電源電壓源下，提供最高 2 A 的輸出電流，輸出電壓范圍為 0.76 V 至 5.5 V。

1.2 性能規(guī)格總結(jié)

1.3 修改

該評估模塊設(shè)計用于展示 TPS54326 的特性，并且可以進(jìn)行一些修改。

1.3.1 輸出電壓設(shè)定點

若要改變評估模塊（EVM）的輸出電壓，可以通過改變電阻 R1 的值來實現(xiàn)。改變 R1 的值能夠使輸出電壓高于 0.765 V。對于特定輸出電壓下 R1 的值，可以使用以下公式計算：

• 當(dāng)輸出電壓從 0.76 V 到 2.5 V 時：(V_{O}=0.765 times(1+frac{R 1}{R 2}))
• 當(dāng)輸出電壓超過 2.5 V 時：(V{O}=(0.763 + 0.0017 × V{O}) times(1+frac{R 1}{R 2}))

文檔中還列出了一些常見輸出電壓對應(yīng)的 R1 值，不過這些值是標(biāo)準(zhǔn)值，并非通過上述公式精確計算得出。對于較高的輸出電壓，需要一個前饋電容器（C2），印刷電路板上提供了該元件的焊盤。C2 用于實現(xiàn)更快的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，并且對于自動跳過模式的穩(wěn)定性是推薦使用的。

二、測試設(shè)置與結(jié)果

2.1 輸入/輸出連接

TPS54326EVM - 540 配備了輸入/輸出連接器和測試點。需要使用能夠提供 3 A 電流的電源通過一對 20 AWG 電線連接到 J1，負(fù)載則通過一對 20 AWG 電線連接到 J2，最大負(fù)載電流能力為 3 A。為了減少電線中的損耗，電線長度應(yīng)盡量縮短。測試點 TP1 用于監(jiān)測 (V_{IN}) 輸入電壓，TP2 作為方便的接地參考；TP8 用于監(jiān)測輸出電壓，TP9 作為接地參考。

2.2 啟動程序

啟動該評估模塊的步驟如下：

1. 確保 JP1（使能控制）處的跳線設(shè)置為從 EN 到 OFF。
2. 將適當(dāng)?shù)?(V{IN}) 電壓施加到 J1 處的 (V{IN}) 和 PGND 端子。
3. 將 JP1（使能控制）處的跳線移動到覆蓋 EN 和 ON，此時 EVM 將使能輸出電壓。

2.3 - 2.10 各項測試結(jié)果

文檔中還給出了該評估模塊在效率、負(fù)載調(diào)節(jié)、線路調(diào)節(jié)、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、輸出電壓紋波、輸入電壓紋波、啟動和開關(guān)頻率等方面的測試結(jié)果，并配有相應(yīng)的圖表。例如，圖 2 - 1 展示了在環(huán)境溫度為 25°C 時 TPS54326EVM - 540 的效率曲線；圖 2 - 2 顯示了負(fù)載調(diào)節(jié)情況等。這些測試結(jié)果有助于工程師直觀地了解該評估模塊的性能表現(xiàn)。

三、電路板布局

3.1 布局

TPS54326EVM - 540 的電路板布局包含多個層面。頂層包含 (V{IN})、(V{O}) 和接地的主要電源走線，同時還有 TPS54326 引腳的連接以及大面積的接地填充。許多信號走線也位于頂層，輸入去耦電容器盡可能靠近集成電路（IC）放置。輸入和輸出連接器、測試點以及大多數(shù)組件都位于頂層。而連接 (V{IN}) 到 (V{CC}) 的 0 - Ω 電阻 R3 和電源良好上拉電阻 R4 位于背面。模擬接地和電源接地在頂層靠近 TPS54326 引腳 5 的單點處連接。內(nèi)部層 1 是一個包含模擬和電源接地的分割平面，內(nèi)部層 2 主要是電源接地，還有 (V{IN}) 的填充區(qū)域以及將 (V{CC}) 路由到使能控制跳線 JP1 的走線。底層主要是模擬接地，還有通過 R3 連接 (V{IN}) 到 (V{CC}) 的走線、電源良好信號的走線以及從 (V_{OUT}) 到電壓設(shè)定點分壓網(wǎng)絡(luò)的反饋走線。

四、原理圖、物料清單和參考

4.1 原理圖

圖 4 - 1 展示了 TPS54326EVM - 540 的原理圖，通過原理圖可以清晰地了解該評估模塊的電路連接和工作原理。

4.2 物料清單

文檔提供了詳細(xì)的物料清單，列出了各個元件的參考編號（RefDes）、數(shù)量（QTY）、值（Value）、描述（Description）、尺寸（Size）、零件編號（Part Number）和制造商（MFR）等信息。這對于工程師進(jìn)行元件采購和電路組裝非常有幫助。

4.3 參考

參考資料為德州儀器的 TPS54326 單同步轉(zhuǎn)換器（集成高端和低端 MOSFET）的數(shù)據(jù)手冊，工程師可以通過參考該數(shù)據(jù)手冊獲取更詳細(xì)的技術(shù)信息。

五、修訂歷史

從 2009 年 11 月的版本到 2021 年 10 月的版本，文檔更新了表格、圖形和交叉引用的編號格式，并更新了用戶指南的標(biāo)題。

通過對 TPS54326 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊的詳細(xì)了解，工程師們可以更好地利用該模塊進(jìn)行電路設(shè)計和測試，同時也能更深入地掌握 TPS54326 轉(zhuǎn)換器的性能和應(yīng)用。你在使用類似評估模塊時有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。