TPS54334降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊使用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源模塊的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。TPS54334降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊（TPS54334EVM - 722）為工程師們提供了一個(gè)便捷的測試和驗(yàn)證平臺(tái)。本文將詳細(xì)介紹該評(píng)估模塊的相關(guān)信息，幫助工程師更好地了解和使用它。

文件下載：TPS54334EVM-722.pdf

一、引言

1.1 背景

TPS54334是一款直流 - 直流轉(zhuǎn)換器，能夠在4.2V至28V的輸入電壓源下提供高達(dá)3A的輸出電流。評(píng)估模塊的額定輸入電壓范圍為4.2V至28V，輸出電流范圍為0A至3A。該模塊的開關(guān)頻率外部設(shè)定為標(biāo)稱570kHz，內(nèi)部集成了高端和低端MOSFET以及柵極驅(qū)動(dòng)電路。MOSFET的低漏源導(dǎo)通電阻使得TPS54334能夠?qū)崿F(xiàn)高效率，并有助于在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。補(bǔ)償組件位于集成電路外部，通過外部分壓器可實(shí)現(xiàn)輸出電壓的可調(diào)。此外，TPS54334還提供了可調(diào)的欠壓鎖定輸入，TPS54334EVM - 722的絕對(duì)最大輸入電壓為30V。

1.2 性能規(guī)格總結(jié)

1.3 修改

1.3.1 輸出電壓設(shè)定點(diǎn)

通過改變電阻R6的值可以調(diào)整評(píng)估模塊的輸出電壓。計(jì)算公式為： [R 6=frac{R 5 × 0.8 V}{V_{OUT }-0.8 V}] 其中R5取值31.6kΩ。表1 - 3列出了一些常見輸出電壓對(duì)應(yīng)的R5和R6值。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(shí)間大于145ns，最大占空比小于100%。

1.3.2 可調(diào)欠壓鎖定（UVLO）

可通過R1和R2外部調(diào)整欠壓鎖定（UVLO）。評(píng)估模塊默認(rèn)啟動(dòng)電壓為4.1V，停止電壓為3.23V，使用 (R 1 = 220 k Omega) 和 (R 2 = 84.5 k Omega) ?？墒褂靡韵鹿接?jì)算不同啟動(dòng)和停止電壓所需的電阻值： [R 1=frac{V{START }left(frac{V{ENFALLESING }}{V{ENRISING }}right)-V{STOP }}{I{p}left(1-frac{V{ENFALINFALING }}{V{ENRISING }}right)+I{h}}] [R 2=frac{R 1 × V{ENFALLING }}{V{STOP }-V{ENFALLING }+R 1left(f{p}+h{h}right)}] 其中 (I{p}=1.15 mu A)，(I{h}=3.3 mu A)，(V{ENFALLING }=1.17 V) ，(V_{ENRISING }=1.21 V) 。

二、測試設(shè)置與結(jié)果

2.1 輸入/輸出連接

TPS54334EVM - 722配備了輸入/輸出連接器和測試點(diǎn)。需要使用能夠提供2A電流的電源通過一對(duì)20 - AWG電線連接到J1，負(fù)載通過一對(duì)20 - AWG電線連接到J4。為了充分發(fā)揮該評(píng)估模塊的性能，負(fù)載的最大電流能力至少應(yīng)為4A。同時(shí)，應(yīng)盡量縮短電線長度以減少電線中的損耗。測試點(diǎn)TP1用于監(jiān)測VIN輸入電壓，TP2作為接地參考；TP6用于監(jiān)測輸出電壓，TP7作為接地參考。

2.2 效率

該評(píng)估模塊的效率在負(fù)載電流約為0.5A - 1A時(shí)達(dá)到峰值，隨后隨著負(fù)載電流接近滿載而降低。在環(huán)境溫度為25°C時(shí)，其效率曲線如圖2 - 1和圖2 - 2所示。由于內(nèi)部MOSFET的漏源電阻隨溫度變化，在較高環(huán)境溫度下效率可能會(huì)降低。

2.3 輸出電壓負(fù)載調(diào)整率

圖2 - 3展示了TPS54334EVM - 722的負(fù)載調(diào)整率，測量是在環(huán)境溫度為25°C的條件下進(jìn)行的。

2.4 輸出電壓線性調(diào)整率

圖2 - 4展示了該評(píng)估模塊的線性調(diào)整率。

2.5 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

圖2 - 5顯示了TPS54334EVM - 722對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)，在12V輸入下，電流階躍從最大額定負(fù)載的25%到75%。

2.6 環(huán)路特性

圖2 - 6展示了在VIN電壓為24V、負(fù)載電流為1.5A時(shí)的環(huán)路響應(yīng)特性。

2.7 輸出電壓紋波

圖2 - 7、圖2 - 8和圖2 - 9分別展示了滿載、輕載和跳周期模式下的輸出電壓紋波，測量是在 (V_{IN } = 12 V) 的條件下進(jìn)行的。

2.8 輸入電壓紋波

圖2 - 10展示了輸出電流為額定滿載3A、(V_{IN } = 12 V) 時(shí)的輸入電壓紋波。

2.9 上電

圖2 - 11和圖2 - 12展示了TPS54334EVM - 722的啟動(dòng)波形。在圖2 - 11中，當(dāng)輸入電壓達(dá)到由R1和R2電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的UVLO閾值時(shí)，輸出電壓開始上升；在圖2 - 12中，初始施加輸入電壓，通過跳線將EN連接到GND來抑制輸出，移除跳線釋放EN，當(dāng)EN電壓達(dá)到使能閾值電壓時(shí)，啟動(dòng)序列開始，輸出電壓上升到外部設(shè)定的3.3V。

2.10 下電

圖2 - 13和圖2 - 14展示了TPS54334EVM - 722的下電波形。在圖2 - 13中，當(dāng)輸入電壓低于由R1和R2電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的UVLO停止閾值時(shí)，輸出電壓開始下降；在圖2 - 14中，通過跳線將EN連接到GND來抑制輸出。

三、電路板布局

3.1 布局

圖3 - 1至圖3 - 3展示了TPS54334EVM - 722的電路板布局。評(píng)估模塊的頂層布局采用了典型的用戶應(yīng)用方式，頂層和底層均為2 - oz銅層。頂層包含了VIN、Vout和VPHASE的主要電源走線，以及TPS54334其余引腳的連接和大面積的接地區(qū)域。為了將主輸入旁路電容盡可能靠近VIN和GND引腳放置，VPHASE的走線在引腳3連接處立即路由到底層，并在L1電感和C3自舉電容處路由回頂層。底層包含一個(gè)接地平面和一個(gè)用于VPHASE的銅填充區(qū)域，以及連接電壓設(shè)定點(diǎn)分壓器上電阻到J2輸出連接器調(diào)節(jié)點(diǎn)的蝕刻走線，和連接UVLO設(shè)定點(diǎn)分壓器網(wǎng)絡(luò)上電阻到VIN的走線。頂層接地區(qū)域通過多個(gè)過孔與底層和內(nèi)部接地平面相連，包括位于TPS54334器件正下方的四個(gè)過孔，以提供從頂層接地區(qū)域到底層和內(nèi)部接地平面的熱路徑。輸入去耦電容（C2和C1）和自舉電容（C3）都盡可能靠近集成電路放置，電壓設(shè)定點(diǎn)電阻分壓器組件也保持靠近集成電路。根據(jù)評(píng)估模塊與輸入電源的連接情況，可能需要額外的輸入大容量電容。

四、原理圖和物料清單

4.1 原理圖

圖4 - 1展示了TPS54334EVM - 722的原理圖。

4.2 物料清單