TPS54628降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊使用指南

引言

在電子電路設(shè)計中，電源管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。降壓轉(zhuǎn)換器作為常用的電源轉(zhuǎn)換器件，其性能和使用方法一直是工程師們關(guān)注的焦點。德州儀器（Texas Instruments）的TPS54628降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊（TPS54628EVM - 052）為我們提供了一個便捷的測試和驗證平臺。本文將詳細介紹該評估模塊的性能規(guī)格、使用方法、測試結(jié)果等內(nèi)容，希望能為各位電子工程師在實際設(shè)計中提供參考。

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TPS54628芯片概述

TPS54628是一款單路、自適應(yīng)導通時間、D - CAP2?模式的同步降壓轉(zhuǎn)換器，具有低外部元件數(shù)量的優(yōu)點。其D - CAP2控制電路針對低等效串聯(lián)電阻（ESR）輸出電容器（如POSCAP、SP - CAP或陶瓷類型）進行了優(yōu)化，無需外部補償即可實現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)。芯片內(nèi)部設(shè)定的開關(guān)頻率為標稱650 kHz，并且在TPS54628封裝內(nèi)集成了高端和低端開關(guān)MOSFET以及柵極驅(qū)動電路。MOSFET的低漏源導通電阻使得TPS54628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。為了進一步提高輕載效率，TPS54628還具備脈沖跳躍Eco - mode?操作模式。該DC/DC同步轉(zhuǎn)換器設(shè)計用于從4.5 V至18 V的輸入電壓源提供高達6 A的輸出，輸出電壓范圍為0.76 V至5.5 V。

評估模塊性能規(guī)格

輸入輸出范圍

TPS54628EVM - 052評估模塊的輸入電壓范圍為4.5 V至18 V，輸出電流范圍為0 A至6 A，能夠穩(wěn)定輸出1.05 V的電壓。

詳細性能參數(shù)

模塊修改

輸出電壓設(shè)定點

如果需要改變評估模塊的輸出電壓，可通過改變電阻R1的值來實現(xiàn)。對于0.76 V至5.5 V的輸出電壓，可使用公式 (V_O = 0.765 times (1 + frac{R_1}{R_2})) 計算R1的值。表3 - 1列出了一些常見輸出電壓對應(yīng)的R1值，同時還提供了推薦的其他組件值。此外，對于1.8 V及以上的較高輸出電壓，可使用前饋電容（C4）來改善相位裕度，PCB上也預(yù)留了該組件的焊盤。

輸出濾波器和閉環(huán)響應(yīng)

TPS54628依靠輸出濾波器特性來確?？刂骗h(huán)路的穩(wěn)定性。表3 - 1給出了常見輸出電壓下推薦的輸出濾波器組件值，但其他輸出濾波器組件值也可能提供可接受的閉環(huán)特性。R3和TP4方便了控制環(huán)路的斷開和閉環(huán)響應(yīng)的測量。

測試設(shè)置與結(jié)果

輸入輸出連接

TPS54628EVM - 052配備了輸入和輸出連接器以及測試點。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，負載則通過一對20 - AWG電線連接到J2，最大負載電流能力為6 A。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；TP8用于監(jiān)測輸出電壓，TP9作為接地參考。

啟動程序

1. 確保JP1（使能控制）的跳線設(shè)置為從EN到OFF。
2. 將適當?shù)腣IN電壓施加到J1的VIN和PGND端子。
3. 將JP1（使能控制）的跳線移動到覆蓋EN和ON，此時評估模塊將啟用輸出電壓。

各項測試結(jié)果

• 效率：在環(huán)境溫度為25°C時，不同輸入電壓下的效率曲線如圖4 - 1和圖4 - 2所示，展示了不同輸出電流下的效率情況。
• 負載調(diào)整率：圖4 - 3顯示了在VIN = 5 V和VIN = 12 V時的負載調(diào)整率。
• 線路調(diào)整率：圖4 - 4展示了輸出電流為3 A時的線路調(diào)整率。
• 負載瞬態(tài)響應(yīng)：圖4 - 5顯示了電流從1.5 A到4.5 A階躍時的負載瞬態(tài)響應(yīng)。
• 輸出電壓紋波：分別給出了輸出電流為6 A、300 mA和0.2 mA時的輸出電壓紋波情況，如圖4 - 6、圖4 - 7和圖4 - 8所示。
• 輸入電壓紋波：圖4 - 9展示了輸出電流為額定滿載6 A時的輸入電壓紋波。
• 啟動和關(guān)閉：圖4 - 10和圖4 - 11顯示了相對于VIN和EN的啟動波形，圖4 - 12和圖4 - 13顯示了相對于VIN和EN的關(guān)閉波形。

電路板布局

TPS54628EVM - 052的電路板布局如圖5 - 1至圖5 - 5所示。頂層包含VIN、VOUT和接地的主要電源走線，以及TPS54628引腳的連接和大面積的接地區(qū)域。大多數(shù)信號走線也位于頂層，輸入去耦電容盡可能靠近IC放置。輸入和輸出連接器、測試點以及所有組件都位于頂層。頂層還提供了一個模擬接地（GND）區(qū)域，模擬接地（GND）和電源接地（PGND）在頂層靠近C6的單點連接。兩個內(nèi)層完全用于電源接地平面，底層主要是電源接地，同時還有將VIN連接到使能控制跳線、VREG5測試點以及從VOUT到電壓設(shè)定點分壓網(wǎng)絡(luò)的反饋走線。

原理圖、物料清單和參考資料

原理圖

圖6 - 1為TPS54628EVM - 052的原理圖，清晰展示了各個組件之間的連接關(guān)系。

物料清單

表6 - 1詳細列出了評估模塊所使用的所有組件的信息，包括組件的數(shù)量、值、描述、尺寸、零件編號和制造商等。

參考資料

可參考TPS54628的4.5 V至18 V輸入、6 - A同步降壓轉(zhuǎn)換器帶Eco - mode?的數(shù)據(jù)手冊（SLVSBW5）獲取更多詳細信息。

總結(jié)

TPS54628降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊為工程師提供了一個全面的測試和驗證平臺，通過對其性能規(guī)格、修改方法、測試設(shè)置和結(jié)果的詳細了解，工程師們可以更好地將TPS54628應(yīng)用到實際設(shè)計中。在實際使用過程中，各位工程師可以根據(jù)具體需求對模塊進行適當修改，并參考測試結(jié)果進行優(yōu)化，以實現(xiàn)最佳的電源管理效果。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。