TPS54394 降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊使用指南

一、引言

在電子電路設(shè)計(jì)中，電源模塊的性能至關(guān)重要。TPS54394 是一款雙路、自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間、D - CAP2? 模式的同步降壓轉(zhuǎn)換器，它所需的外部元件數(shù)量較少。其 D - CAP2 控制電路針對(duì)低 ESR 輸出電容器（如 POSCAP、SP - CAP 或陶瓷類型）進(jìn)行了優(yōu)化，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)且無(wú)需外部補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)。內(nèi)部設(shè)定的開(kāi)關(guān)頻率標(biāo)稱值為 700 kHz，高側(cè)和低側(cè)開(kāi)關(guān) MOSFET 以及柵極驅(qū)動(dòng)電路都集成在 TPS54394 封裝內(nèi)。MOSFET 較低的漏源導(dǎo)通電阻使 TPS54394 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。此外，它還具備自動(dòng)跳過(guò)的 Eco - mode? 操作，可提高輕載效率。

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TPS54394 雙路 DC/DC 同步轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于從 4.5 V 至 18 V 的輸入電壓源在 CH1 和 CH2 上提供高達(dá) 3 A 的輸出，輸出電壓范圍為 0.76 V 至 7 V。TPS54394 EVM 評(píng)估模塊是一款雙路同步降壓轉(zhuǎn)換器，在 CH1 上以 3 A 輸出 3.3 V，在 CH2 上以 3 A 輸出 1.5 V，輸入電壓范圍為 5 V 至 18 V。

二、性能規(guī)格總結(jié)

1. 性能參數(shù)

三、模塊修改

1. 輸出電壓設(shè)定點(diǎn)

若要改變 EVM 的輸出電壓，需要改變反饋分壓器的上拉電阻 R1 或 R3 的值。可參考圖 5 - 1 中的頂層組件來(lái)定位靠近輸出連接器的電阻。改變 R1 或 R3 的值可以將輸出電壓改變到 0.765 V 以上。對(duì)于特定輸出電壓，R1 或 R3 的值可以使用以下公式計(jì)算： 對(duì)于 0.76 V 至 7 V 的輸出電壓： [V{OUT 1}=0.765 V timesleft(1+frac{R 1}{R 2}right) ; V{OUT 2}=0.765 V timesleft(1+frac{R 3}{R 4}right)] 表 3 - 1 列出了一些常見(jiàn)輸出電壓對(duì)應(yīng)的 R1 或 R3 值。對(duì)于 1.8 V 或更高的輸出電壓，可能需要一個(gè)前饋電容器（C21 或 C20）來(lái)改善相位裕度，印刷電路板上提供了該組件（C21 或 C20）的焊盤(pán)。需要注意的是，表 3 - 1 中給出的電阻值是標(biāo)準(zhǔn)值，并非使用上述公式計(jì)算出的精確值。

2. 輸出濾波器和閉環(huán)響應(yīng)

TPS54394 依賴輸出濾波器特性來(lái)確保控制環(huán)路的穩(wěn)定性。表 3 - 1 給出了常見(jiàn)輸出電壓推薦的輸出濾波器組件。其他輸出濾波器組件值也可能提供可接受的閉環(huán)特性。R11 和 R12 方便用于斷開(kāi)控制環(huán)路并測(cè)量閉環(huán)響應(yīng)。

四、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果

1. 輸入/輸出連接

2. 啟動(dòng)程序

啟動(dòng)程序如下：

1. 確保 J4、J5（啟用控制）或兩者的跳線都設(shè)置為從 ENx 到 off。
2. 將適當(dāng)?shù)?(V{IN}) 電壓施加到 J1 的 (V{IN}) 和 PGND 端子。
3. 將 J4、J5（啟用控制）或兩者的跳線移動(dòng)到覆蓋 ENx 和 on。EVM 將啟用相應(yīng)的輸出電壓。

3. 效率

• 轉(zhuǎn)換器 1 的效率：在環(huán)境溫度為 25°C 時(shí)，圖 4 - 1 展示了 TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 1 的效率，圖 4 - 2 展示了其輕載效率。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的效率：在環(huán)境溫度為 25°C 時(shí)，圖 4 - 3 展示了 TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 2 的效率，圖 4 - 4 展示了其輕載效率。

4. 負(fù)載調(diào)整率

• 轉(zhuǎn)換器 1 的負(fù)載調(diào)整率：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 1 的負(fù)載調(diào)整率如圖 4 - 5 所示，其負(fù)載調(diào)整率與轉(zhuǎn)換器 2 的負(fù)載無(wú)關(guān)。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的負(fù)載調(diào)整率：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 2 的負(fù)載調(diào)整率如圖 4 - 6 所示，對(duì)于 5 V 輸入電壓，轉(zhuǎn)換器 2 在 EVM 上的負(fù)載調(diào)整率對(duì)轉(zhuǎn)換器 1 的負(fù)載有一定依賴。

5. 線路調(diào)整率

• 轉(zhuǎn)換器 1 的線路調(diào)整率：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 1 的線路調(diào)整率如圖 4 - 7 所示。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的線路調(diào)整率：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 2 的線路調(diào)整率如圖 4 - 8 所示。

6. 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

• 轉(zhuǎn)換器 1 的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 1 對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)如圖 4 - 9 所示。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 2 對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)如圖 4 - 10 所示。

7. 輸出電壓紋波

• 轉(zhuǎn)換器 1 的輸出電壓紋波：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 1 在額定滿載 3 A 時(shí)的輸出電壓紋波如圖 4 - 11 所示，在 Eco - mode 無(wú)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的輸出電壓紋波如圖 4 - 12 所示。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的輸出電壓紋波：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 2 在額定滿載 3 A 時(shí)的輸出電壓紋波如圖 4 - 13 所示，在 Eco - mode 無(wú)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的輸出電壓紋波如圖 4 - 14 所示。

8. 輸入電壓紋波

TPS54394EVM 的輸入電壓紋波如圖 4 - 15 所示，各通道輸出電流為額定滿載電流 3 A。

9. 啟動(dòng)

• 轉(zhuǎn)換器 1 的啟動(dòng)：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 1 相對(duì)于 (V_{IN}) 的啟動(dòng)波形如圖 4 - 16 所示，相對(duì)于 EN1 的啟動(dòng)波形如圖 4 - 17 所示。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的啟動(dòng)：TPS54394EVM 上轉(zhuǎn)換器 2 相對(duì)于 (V_{IN}) 的啟動(dòng)波形如圖 4 - 18 所示，相對(duì)于 EN2 的啟動(dòng)波形如圖 4 - 19 所示。

五、電路板布局

1. 布局說(shuō)明

TPS54394EVM 的電路板布局如圖 5 - 1 至圖 5 - 6 所示。頂層包含 (V{IN}) 和 (V{OUTx}) 的主要電源走線，還有 TPS54394 的引腳連接以及大面積的接地填充。許多信號(hào)走線也位于頂層。輸入去耦電容器盡可能靠近 IC 放置。輸入和輸出連接器、測(cè)試點(diǎn)以及所有組裝組件都位于頂層。頂層提供了一個(gè)模擬接地（GND）區(qū)域，模擬接地（GND）和電源接地（PGND）在頂層靠近 IC 的單點(diǎn)連接。其他層主要是電源接地，但底層有一些走線用于連接 SSx 和 ENx 的測(cè)試點(diǎn)。

六、原理圖、物料清單和參考資料

1. 原理圖

圖 6 - 1 是 TPS54394EVM 的原理圖。

2. 物料清單

當(dāng)輸出電壓設(shè)置高于 4 V 時(shí)，C14 - C19 必須用具有更高