深入解析TPS54678EVM - 155評(píng)估模塊：從原理到應(yīng)用

在電子工程領(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TPS54678EVM - 155 6 - A，SWIFT? 調(diào)節(jié)器評(píng)估模塊。

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一、模塊概述

TPS54678EVM - 155評(píng)估模塊主要用于評(píng)估TPS54678這款dc/dc轉(zhuǎn)換器。TPS54678能夠從2.95 V至6 V的輸入電壓源提供高達(dá)6 A的輸出電流，絕對(duì)最大輸入電壓為7 V。該評(píng)估模塊展示了使用TPS54678調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)的小印刷電路板面積優(yōu)勢(shì)。其開(kāi)關(guān)頻率外部設(shè)定為標(biāo)稱500 kHz，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)通電阻使得模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高效率，并在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。補(bǔ)償組件位于集成電路外部，通過(guò)外部分壓器可實(shí)現(xiàn)輸出電壓的可調(diào)，同時(shí)還提供可調(diào)的軟啟動(dòng)和欠壓鎖定輸入。

1.1 輸入電壓和輸出電流范圍

1.2 性能規(guī)格總結(jié)

二、模塊修改

2.1 輸出電壓設(shè)定點(diǎn)

2.2 軟啟動(dòng)時(shí)間

軟啟動(dòng)時(shí)間可通過(guò)改變C7的值進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算公式為： [Css (nF)=3 × Tss (ms)] 評(píng)估模塊上C7默認(rèn)設(shè)置為0.01 μF，對(duì)應(yīng)的軟啟動(dòng)時(shí)間為3.33 ms。

2.3 可調(diào)欠壓鎖定（UVLO）

可使用以下公式計(jì)算不同啟動(dòng)和停止電壓所需的電阻值： [I{R 2 ON}=frac{1.30}{R{2}}] [I{R 1 O N}=I{R 2 O N}-700 n=frac{left(V{O N}-1.30right)}{R{1}}]

三、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果

3.1 輸入/輸出連接

3.2 效率

評(píng)估模塊的效率在負(fù)載電流約為1 A至2 A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的漏源電阻 (DS ON) 隨溫度變化，效率可能會(huì)降低。

3.3 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)展示了輸出電流變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性，線路調(diào)節(jié)則體現(xiàn)了輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性。

3.4 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

當(dāng)負(fù)載電流在0%至50%最大額定負(fù)載之間變化（輸入電壓為3.0 V）時(shí)，評(píng)估模塊能夠做出響應(yīng)，總峰 - 峰電壓變化如相關(guān)測(cè)試圖所示。

3.5 環(huán)路特性

通過(guò)增益和相位圖展示了在 (V_{IN}) 電壓為5 V、負(fù)載電流為6 A時(shí)的環(huán)路響應(yīng)特性。

3.6 輸出電壓紋波和輸入電壓紋波

分別展示了在不同輸入電壓和滿載（6 A）情況下的輸出電壓紋波和輸入電壓紋波，紋波電壓直接在輸出電容和輸入電容兩端測(cè)量。

3.7 啟動(dòng)和關(guān)閉

啟動(dòng)過(guò)程中，輸出電壓會(huì)根據(jù)輸入電壓達(dá)到UVLO閾值或使能信號(hào)達(dá)到閾值而上升；關(guān)閉過(guò)程中，輸出電壓會(huì)根據(jù)輸入電壓低于UVLO停止閾值或使能信號(hào)接地而下降。

3.8 打嗝模式電流限制

當(dāng)峰值開(kāi)關(guān)電流超過(guò)電流限制閾值時(shí)，TPS54678會(huì)進(jìn)入打嗝模式，即設(shè)備關(guān)閉并重新啟動(dòng)。當(dāng)輸出短路到地時(shí)，設(shè)備會(huì)持續(xù)復(fù)位，直到故障條件消除。

四、電路板布局

評(píng)估模塊的電路板布局采用了典型的用戶應(yīng)用方式。頂層和底層為2 - oz銅，兩個(gè)內(nèi)層為1 - oz銅。頂層包含 (V{IN}) 、 (V{OUT}) 和 (PHASE) 的主要電源走線，以及TPS54678其余引腳的連接和大面積的接地區(qū)域。底層和內(nèi)層僅包含接地平面。頂層接地區(qū)域通過(guò)多個(gè)過(guò)孔與底層和內(nèi)層接地平面連接，包括TPS54678器件正下方的四個(gè)過(guò)孔，以提供從頂層接地區(qū)域到底層和內(nèi)層接地平面的熱路徑。輸入去耦電容和自舉電容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集成電路，電壓分壓器網(wǎng)絡(luò)連接到輸出連接器附近的 (V_{OUT}) 銅走線。此外，還包含一個(gè)額外的輸入大容量電容C16，以提供更低的源阻抗。

五、原理圖和物料清單

5.1 原理圖

提供了評(píng)估模塊的詳細(xì)原理圖，可用于深入分析電路原理和信號(hào)流向。

5.2 物料清單

六、注意事項(xiàng)

使用該評(píng)估模塊時(shí)，用戶需承擔(dān)妥善安全處理設(shè)備的全部責(zé)任和義務(wù)，并對(duì)因設(shè)備處理或使用產(chǎn)生的所有索賠進(jìn)行賠償。若評(píng)估板不符合用戶指南中的規(guī)格，可在交付日期起30天內(nèi)退還以獲得全額退款。同時(shí)，模塊可能受到聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）和加拿大工業(yè)部（IC）規(guī)則的約束，使用時(shí)需遵循相關(guān)規(guī)定。此外，在日本使用該產(chǎn)品時(shí)，需遵守日本電波法的相關(guān)要求。