TPS542951 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊使用指南

一、引言

TPS542951 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，具有外部元件數(shù)量少的優(yōu)點(diǎn)。D - CAP2 控制電路針對低 ESR 輸出電容（如 POSCAP、SP - CAP 或陶瓷類型）進(jìn)行了優(yōu)化，具備快速瞬態(tài)響應(yīng)且無需外部補(bǔ)償。其開關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為標(biāo)稱 700 kHz，高側(cè)和低側(cè)開關(guān) MOSFET 以及柵極驅(qū)動(dòng)電路都集成在 TPS542951 封裝內(nèi)。MOSFET 的低漏源導(dǎo)通電阻使得 TPS542951 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 Eco - mode 操作，以提高輕載效率。

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TPS542951 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 提供高達(dá) 3 A 輸出，在 CH2 也提供 3 A 輸出，輸出電壓范圍為 0.76 V 至 7 V。TPS542951 EVM 評估模塊是一款雙路同步降壓轉(zhuǎn)換器，可從 5 V 至 18 V 輸入在 CH1 提供 3.3 V/2 A 輸出，在 CH2 提供 1.5 V/3 A 輸出。

二、性能規(guī)格總結(jié)

三、模塊修改

3.1 輸出電壓設(shè)定點(diǎn)

若要改變 EVM 的輸出電壓，需更改反饋分壓器的頂部電阻 R1 或 R3 的值。可參考圖 5 - 1 中的頂層組件來定位靠近輸出連接器的電阻。改變 R1 或 R3 的值可使輸出電壓高于 0.765 V，特定輸出電壓下 R1 或 R3 的值可使用以下公式計(jì)算： 對于 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 列出了一些常見輸出電壓對應(yīng)的 R1 或 R3 值。對于 1.8 V 及以上的輸出電壓，可能需要一個(gè)前饋電容（C21 或 C20）來改善相位裕度，印刷電路板上提供了該組件（C21 或 C20）的焊盤。需注意，表 3 - 1 中給出的電阻值是標(biāo)準(zhǔn)值，而非使用上述公式計(jì)算出的精確值。

3.2 輸出濾波器和閉環(huán)響應(yīng)

TPS542951 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 方便用于斷開控制環(huán)路并測量閉環(huán)響應(yīng)。

四、測試設(shè)置和結(jié)果

4.1 輸入/輸出連接

4.2 啟動(dòng)程序

1. 確保 J4 和/或 J5（啟用控制）處的跳線從 ENx 設(shè)置到 off。
2. 向 J1 處的 (V{IN}) 和 PGND 端子施加適當(dāng)?shù)?(V{IN}) 電壓。
3. 將 J4 和/或 J5（啟用控制）處的跳線移至覆蓋 ENx 和 on，EVM 啟用相應(yīng)的輸出電壓。

4.3 效率

• 轉(zhuǎn)換器 1 的效率：圖 4 - 1 展示了 TPS542951EVM 上轉(zhuǎn)換器 1 在環(huán)境溫度 25°C 時(shí)的效率；圖 4 - 2 展示了其輕載效率。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的效率：圖 4 - 3 展示了 TPS542951EVM 上轉(zhuǎn)換器 2 在環(huán)境溫度 25°C 時(shí)的效率；圖 4 - 4 展示了其輕載效率。

4.4 負(fù)載調(diào)整率

• 轉(zhuǎn)換器 1 的負(fù)載調(diào)整率：TPS542951EVM 上轉(zhuǎn)換器 1 的負(fù)載調(diào)整率如圖 4 - 5 所示，且該轉(zhuǎn)換器的負(fù)載調(diào)整率與轉(zhuǎn)換器 2 的負(fù)載無關(guān)。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的負(fù)載調(diào)整率：TPS542951EVM 上轉(zhuǎn)換器 2 的負(fù)載調(diào)整率如圖 4 - 6 所示，對于 5V 輸入電壓，轉(zhuǎn)換器 2 在 EVM 上的表現(xiàn)與轉(zhuǎn)換器 1 的負(fù)載有一定相關(guān)性。

4.5 線路調(diào)整率

• 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：如圖 4 - 8 所示。

4.6 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

• 轉(zhuǎn)換器 1 的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：如圖 4 - 9 所示。
• 轉(zhuǎn)換器 2 的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：如圖 4 - 10 所示。

4.7 輸出電壓紋波

• 轉(zhuǎn)換器 1 的輸出電壓紋波：額定滿載 2 A 時(shí)的輸出電壓紋波如圖 4 - 11 所示；Eco - mode? 無負(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：額定滿載 3 A 時(shí)的輸出電壓紋波如圖 4 - 13 所示；Eco - mode? 無負(fù)載運(yùn)行時(shí)的輸出電壓紋波如圖 4 - 14 所示。

4.8 輸入電壓紋波

TPS542951EVM 的輸入電壓紋波如圖 4 - 15 所示，此時(shí)輸出電流為 CH1 2 A 和 CH2 3 A 的額定滿載電流。

4.9 啟動(dòng)

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

五、電路板布局

TPS542951EVM 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}) 的主電源走線，還有 TPS542951 引腳的連接以及大面積的接地區(qū)域，許多信號(hào)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(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 的測試點(diǎn)。

六、原理圖、物料清單和參考資料

6.1 原理圖

圖 6 - 1 為 TPS542951EVM 的原理圖。

6.2 物料清單

當(dāng)輸出電壓設(shè)置高于 4V 時(shí)，C14 - C19 必須更換為具有更高額定電壓的電容器。

6.3 參考資料

可參考德州儀器（Texas Instruments）的 TPS542951 3 - A 雙通道同步降壓開關(guān)器帶集成 FETs 數(shù)據(jù)手冊。

七、修訂歷史

從 2012