TPS54332 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊使用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源管理芯片的性能和應(yīng)用至關(guān)重要。今天我們來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的 TPS54332 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊（TPS54332EVM - 416），它能為我們在電源設(shè)計方面提供很多有價值的參考。

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一、引言

1.1 背景

TPS54332 是一款 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，能夠在 3.5V 至 28V 的輸入電壓源下提供高達(dá) 3.5A 的輸出電流。這款評估模塊旨在展示使用 TPS54332 調(diào)節(jié)器設(shè)計時可以實現(xiàn)的小尺寸印刷電路板面積。其開關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為標(biāo)稱 1000kHz，高端 MOSFET 與柵極驅(qū)動電路集成在 TPS54332 封裝內(nèi)。MOSFET 低的漏源導(dǎo)通電阻使得 TPS54332 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。補償組件位于集成電路（IC）外部，外部分壓器允許輸出電壓可調(diào)。此外，TPS54332 還提供可調(diào)的軟啟動和欠壓鎖定輸入。TPS54332EVM - 416 的絕對最大輸入電壓為 30V。

1.2 性能規(guī)格總結(jié)

在輸入電壓 (V{IN}=12V) 和輸出電壓為 2.5V 的條件下（除非另有說明），TPS54332EVM - 416 有一系列性能規(guī)格指標(biāo)。它的設(shè)計和測試輸入電壓范圍為 (V{IN}=7V) 至 28V，所有測量的環(huán)境溫度為 25°C（除非另有說明）。

1.3 修改

該評估模塊設(shè)計用于展示 TPS54332 的特性，也可以進(jìn)行一些修改。

1.3.1 輸出電壓設(shè)定點

要改變 EVM 的輸出電壓，可以改變電阻 (R{6}) 的值。改變 (R{6}) 的值可以使輸出電壓高于 0.8V。特定輸出電壓下 (R{6}) 的值可以使用公式 (R{6}=10.2 kΩ × frac{0.8V}{V_{OUT } - 0.8V}) 計算。

需要注意的是，(VIN) 必須在一定范圍內(nèi)，以確保最小導(dǎo)通時間大于 130ns，最大占空比小于 91%。改變輸出電壓會影響輸出阻抗，進(jìn)而影響環(huán)路響應(yīng)，可能需要修改補償組件的值。

二、測試設(shè)置和結(jié)果

2.1 輸入和輸出連接

TPS54332EVM - 416 配備了輸入和輸出連接器以及測試點。需要一個能夠提供 3A 電流的電源通過一對 20AWG 電線連接到 J1，負(fù)載通過一對 20AWG 電線連接到 J4，最大負(fù)載電流能力為 3.5A。為減少電線損耗，應(yīng)盡量縮短電線長度。測試點 TP1 用于監(jiān)測 (VIN) 輸入電壓，TP2 作為接地參考；TP5 用于監(jiān)測輸出電壓，TP6 作為接地參考。

2.2 效率

該 EVM 的效率在負(fù)載電流約為 0.5A 和輸入電壓為 5V 時達(dá)到峰值，然后隨著負(fù)載電流接近滿載而降低。在較高環(huán)境溫度下，由于內(nèi)部 MOSFET 漏源電阻的溫度變化，效率可能會降低。

2.3 輸出電壓負(fù)載調(diào)整率

在環(huán)境溫度為 25°C 時，TPS54332EVM - 416 有相應(yīng)的負(fù)載調(diào)整率表現(xiàn)。

2.4 輸出電壓線性調(diào)整率

通過測試可以得到 TPS54332EVM - 416 的線性調(diào)整率情況。

2.5 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

當(dāng)輸入電壓為 12V，電流從 0.75A 階躍到 2.5A 時，TPS54332EVM - 416 有對應(yīng)的響應(yīng)，輸出的總峰 - 峰電壓變化包括紋波和噪聲。

2.6 環(huán)路特性

在 (VIN) 電壓為 12V，負(fù)載電流為 3.5A 的條件下，可以得到 TPS54332EVM - 416 的環(huán)路響應(yīng)特性，包括增益和相位圖。

2.7 輸出電壓紋波

在輸出電流為額定滿載 3.5A 且 (V_{IN}=12V) 時，直接在輸出電容兩端測量紋波電壓。

2.8 輸入電壓紋波

同樣在輸出電流為額定滿載 3.5A 且 (V_{IN}=12V) 時，直接在輸入電容兩端測量紋波電壓。

2.9 上電

輸入電壓為 12V 且無負(fù)載時，可以觀察到 TPS54332EVM - 416 的啟動波形。

2.10 節(jié)能模式操作

在輕負(fù)載電流下，TPS54332 設(shè)計為以脈沖跳躍節(jié)能模式運行。當(dāng)?shù)湫碗姼蟹逯惦娏鞯陀?100mA 時，設(shè)備進(jìn)入節(jié)能模式。

三、電路板布局

3.1 布局

TPS54332EVM - 416 的電路板布局有其特點。頂層包含 (V_{IN})、(Vout) 和 VPHASE 的主要功率走線，以及 TPS54332 其余引腳的連接和大面積的接地。底層包含接地和 BOOT 電容的信號走線。頂層和底層以及內(nèi)部接地走線通過多個過孔連接，包括 TPS54332 器件正下方的十個過孔，以提供從頂層接地平面到底層接地平面的熱路徑。輸入去耦電容（C2）和自舉電容（C4）盡可能靠近 IC 放置，電壓設(shè)定點電阻分壓器組件也靠近 IC。

3.2 估計電路面積

該設(shè)計中使用的組件估計印刷電路板面積為 (0.68 in^{2})，此面積不包括測試點或連接器。

四、原理圖和物料清單

4.1 原理圖

TPS54332EVM - 416 有其對應(yīng)的原理圖，通過原理圖可以清晰了解電路的連接和設(shè)計。

4.2 物料清單

五、修訂歷史

從 2009 年 2 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，同時更新了用戶指南的標(biāo)題。

通過對 TPS54332 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊的詳細(xì)了解，我們可以更好地將其應(yīng)用到實際的電源設(shè)計中。大家在使用過程中有沒有遇到過類似模塊的一些特殊問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。