TPS54335EVM - 556 3 - A 調(diào)節(jié)器評(píng)估模塊深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理模塊的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入探討德州儀器（Texas Instruments）的 TPS54335EVM - 556 3 - A 調(diào)節(jié)器評(píng)估模塊，看看它在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)和特點(diǎn)。

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一、模塊概述

TPS54335EVM - 556 評(píng)估模塊是為展示 TPS54335 調(diào)節(jié)器的性能而設(shè)計(jì)的。TPS54335 是一款直流 - 直流轉(zhuǎn)換器，能夠在 4.5V 至 28V 的輸入電壓下提供高達(dá) 3A 的輸出電流。該評(píng)估模塊的輸入電壓范圍為 8V 至 28V，輸出電流范圍為 0A 至 3A，開(kāi)關(guān)頻率外部設(shè)定為標(biāo)稱 340kHz。

性能亮點(diǎn)

• 高效轉(zhuǎn)換：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 TPS54335 能夠?qū)崿F(xiàn)高效率轉(zhuǎn)換，并在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。
• 輸出電壓可調(diào)：通過(guò)外部電阻分壓器 R7 和 R8 可以調(diào)整輸出電壓，計(jì)算公式為 (R 8=frac{R 7 × 0.8 V}{V_{OUT }-0.8 V})，使用 100kΩ 的 R7 即可根據(jù)需要計(jì)算 R8 的值來(lái)改變輸出電壓。
• 欠壓鎖定可調(diào)：可以通過(guò)外部電阻 R1 和 R2 調(diào)整欠壓鎖定（UVLO）功能，EVM 默認(rèn)設(shè)置啟動(dòng)電壓為 7.12V，停止電壓為 6.12V，使用 (R 1 = 220kΩ) 和 (R 2 = 43.2kΩ) ，可根據(jù)公式計(jì)算不同啟動(dòng)和停止電壓所需的電阻值。

二、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果

輸入/輸出連接

該評(píng)估模塊配備了輸入/輸出連接器和測(cè)試點(diǎn)。需要使用能夠提供 2A 電流的電源通過(guò)一對(duì) 20 - AWG 電線連接到 J1，負(fù)載通過(guò)同樣規(guī)格的電線連接到 J4，負(fù)載最大電流能力至少為 4A 才能充分發(fā)揮 EVM 的性能。同時(shí)，要盡量縮短電線長(zhǎng)度以減少線路損耗。測(cè)試點(diǎn) TP1 用于監(jiān)測(cè)輸入電壓 (V_{IN})，TP2 作為接地參考；TP6 用于監(jiān)測(cè)輸出電壓，TP7 作為輸出端的接地參考。

各項(xiàng)性能測(cè)試

• 效率測(cè)試：EVM 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(huì)降低。
• 輸出電壓調(diào)節(jié)：包括負(fù)載調(diào)節(jié)和線路調(diào)節(jié)。負(fù)載調(diào)節(jié)測(cè)試顯示，在輸入電壓 (V_{IN}=24V) ，負(fù)載電流從 0A 到 3A 變化時(shí)，輸出電壓的變化在 ±0.15% 以內(nèi)；線路調(diào)節(jié)測(cè)試表明，在負(fù)載電流 (IO = 1.5A) ，輸入電壓從 8V 到 28V 變化時(shí)，輸出電壓的變化在 ±0.05% 以內(nèi)。
• 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：當(dāng)輸入電壓為 24V，負(fù)載電流從額定最大負(fù)載的 25% 躍變到 75% 時(shí)，輸出電壓的總峰 - 峰電壓變化包括紋波和噪聲，恢復(fù)時(shí)間約為 150μs。
• 環(huán)路特性：在輸入電壓 (V_{IN}=24V) ，負(fù)載電流為 1.5A 的條件下，環(huán)路帶寬為 31.6kHz，相位裕度為 61°。
• 輸出和輸入電壓紋波：輸出電壓紋波在不同負(fù)載電流下有不同表現(xiàn)，例如在 (I{OUT}=3A) 時(shí)，輸出紋波電壓小于 30mVPP；輸入電壓紋波在輸出電流為額定滿載 3A ，輸入電壓 (V{IN}=24V) 時(shí)，測(cè)量值為 400mVPP。
• 啟動(dòng)和關(guān)機(jī)特性：?jiǎn)?dòng)時(shí)，當(dāng)輸入電壓達(dá)到 UVLO 閾值，輸出電壓開(kāi)始上升；也可以通過(guò)控制 EN 引腳來(lái)啟動(dòng)。關(guān)機(jī)時(shí)，當(dāng)輸入電壓低于 UVLO 停止閾值或 EN 引腳接地時(shí)，輸出電壓下降。

三、電路板布局

布局特點(diǎn)

TPS54335EVM - 556 的電路板布局具有一定的合理性。頂層包含 (V{IN})、(V{OUT}) 和 VPHASE 的主要電源走線，以及 TPS54335 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 (V{IN}) 和 GND 引腳放置，VPHASE 走線在引腳 3 連接處分到底層，在 L1 電感和 C4 自舉電容處再回到頂層。底層包含接地平面和 VPHASE 的銅填充區(qū)域，以及連接電壓設(shè)定點(diǎn)分壓器上拉電阻到 J2 輸出連接器調(diào)節(jié)點(diǎn)的走線，還有連接 UVLO 設(shè)定點(diǎn)分壓器網(wǎng)絡(luò)上拉電阻到 (V{IN}) 的走線。

元件布置

輸入去耦電容（C2 和 C1）和自舉電容（C4）都盡可能靠近集成電路放置，電壓設(shè)定點(diǎn)電阻分壓器組件也靠近 IC。PWR556 PCB 可同時(shí)兼容 TPS54335 和 TPS54336，對(duì)于 TPS54335 使用 RT 電阻 R3，而 TPS54336 使用 C3 來(lái)設(shè)置可調(diào)慢啟動(dòng)時(shí)間。根據(jù) EVM 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、原理圖與物料清單

原理圖

該評(píng)估模塊的原理圖展示了各個(gè)元件之間的連接關(guān)系，為工程師進(jìn)行電路分析和改進(jìn)提供了重要依據(jù)。

物料清單

詳細(xì)的物料清單列出了所有元件的參數(shù)、型號(hào)、制造商等信息，方便工程師進(jìn)行元件采購(gòu)和替換。例如，電容 C1 為 10uF、35V、±10%、X7R 的陶瓷電容，型號(hào)為 GRM32ER7YA106KA12L，制造商為 MuRata；電感 L1 為 15uH、5.8A、0.04 歐姆的屏蔽復(fù)合電感，型號(hào)為 XAL6060 - 153MEB，制造商為 Coilcraft。

五、使用注意事項(xiàng)

法規(guī)合規(guī)

該評(píng)估模塊可能受美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）和加拿大工業(yè)部（IC）規(guī)則的約束，不同標(biāo)注的 EVM 有不同的合規(guī)要求。例如，標(biāo)注為 FCC 合規(guī)的設(shè)備需要滿足相關(guān)規(guī)則，避免產(chǎn)生有害干擾；標(biāo)注為 IC 合規(guī)的設(shè)備也有相應(yīng)的使用條件和限制。在日本使用該開(kāi)發(fā)套件時(shí)，需要遵守日本電波法的相關(guān)規(guī)定，如在屏蔽室或特定測(cè)試設(shè)施中使用，或取得實(shí)驗(yàn)電臺(tái)許可證或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)認(rèn)證。

安全與責(zé)任

該評(píng)估模塊僅用于實(shí)驗(yàn)室/開(kāi)發(fā)環(huán)境的初步可行性評(píng)估，并非面向消費(fèi)者的成品電氣設(shè)備。用戶需要對(duì)產(chǎn)品的安全和合規(guī)性負(fù)責(zé)，確保在使用過(guò)程中不會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失、人身傷害或死亡。在操作 EVM 時(shí)，要在德州儀器推薦的規(guī)格和環(huán)境條件下進(jìn)行，避免超出額定值。如果對(duì)負(fù)載規(guī)格不確定，應(yīng)聯(lián)系德州儀器的現(xiàn)場(chǎng)代表。

TPS54335EVM - 556 評(píng)估模塊在電源管理方面表現(xiàn)出了良好的性能和靈活性，為電子工程師提供了一個(gè)可靠的測(cè)試和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。但在使用過(guò)程中，一定要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定和注意事項(xiàng)，以確保安全和正確的使用。你在使用類(lèi)似評(píng)估模塊時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。