TPS56428 Buck轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊使用指南

在硬件設(shè)計(jì)中，電源模塊的選擇和使用至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的TPS56428 Buck轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊（TPS56428EVM - 534），看看它能為我們的設(shè)計(jì)帶來哪些便利和優(yōu)勢(shì)。

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一、TPS56428概述

TPS56428是一款單通道、自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間、采用D - CAP2?模式的同步降壓轉(zhuǎn)換器，其顯著特點(diǎn)是所需的外部組件數(shù)量較少。D - CAP2控制電路針對(duì)低等效串聯(lián)電阻（ESR）輸出電容進(jìn)行了優(yōu)化，如POSCAP、SP - CAP或陶瓷電容等，能實(shí)現(xiàn)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650 kHz，脈沖跳躍Eco - mode?操作在輕載條件下可提高效率。此外，高端和低端開關(guān)MOSFET以及柵極驅(qū)動(dòng)電路都集成在TPS56428封裝內(nèi)，低漏源導(dǎo)通電阻使該轉(zhuǎn)換器能實(shí)現(xiàn)高效率，并有助于在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。

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?cè)u(píng)估模塊（EVM）的輸出電壓，需要改變電阻R1的值。通過改變R1的值，可以將輸出電壓調(diào)整到0.765 V以上。特定輸出電壓下R1的值可使用公式(VO = 0.6×(1 + frac{R1}{R2}))計(jì)算。表3 - 1列出了一些常見輸出電壓對(duì)應(yīng)的R1值。對(duì)于1.8 V及以上的較高輸出電壓，可能需要一個(gè)前饋電容（C4）來改善相位裕度，印刷電路板（PCB）上提供了該組件（C4）的焊盤。需要注意的是，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)

TPS56428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。其他輸出濾波器組件值也可能提供可接受的閉環(huán)特性。為了方便斷開控制環(huán)路和測(cè)量閉環(huán)響應(yīng)，電路板上提供了R3和TP4。

四、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果

4.1 輸入/輸出連接

連接時(shí)，需要一個(gè)能夠提供2 A電流的電源通過一對(duì)20 - AWG電線連接到J1，負(fù)載通過一對(duì)20 - AWG電線連接到J2，最大負(fù)載電流能力為2 A，同時(shí)應(yīng)盡量縮短電線長(zhǎng)度以減少電線中的損耗。

4.2 啟動(dòng)程序

啟動(dòng)TPS56428EVM - 534的步驟如下：

1. 確保JP1（啟用控制）處的跳線設(shè)置為從EN到OFF。
2. 向J1處的VIN和PGND端子施加適當(dāng)?shù)腣IN電壓。
3. 將JP1（啟用控制）處的跳線移動(dòng)到覆蓋EN和ON，此時(shí)評(píng)估模塊將啟用輸出電壓。

4.3 效率

在環(huán)境溫度為25°C時(shí)，TPS56428EVM - 534的效率情況如圖4 - 1所示，輕載時(shí)的效率情況如圖4 - 2所示。從這些圖表中，我們可以直觀地看到該模塊在不同負(fù)載下的效率表現(xiàn)，這對(duì)于評(píng)估其在實(shí)際應(yīng)用中的能耗情況非常有幫助。

4.4 負(fù)載調(diào)整率

TPS56428EVM - 534的負(fù)載調(diào)整率如圖4 - 3所示，展示了在不同輸入電壓（VIN = 5 V和VIN = 12 V）下，輸出電壓隨負(fù)載變化的情況。這對(duì)于需要穩(wěn)定輸出電壓的應(yīng)用場(chǎng)景來說是一個(gè)重要的指標(biāo)。

4.5 線性調(diào)整率

TPS56428EVM - 534的線性調(diào)整率如圖4 - 4所示，它反映了輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定程度。

4.6 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

TPS56428EVM - 534對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)如圖4 - 5所示，電流階躍從1.0 A到3.0 A，圖中顯示了總峰 - 峰電壓變化。這一特性對(duì)于應(yīng)對(duì)負(fù)載突然變化的情況非常關(guān)鍵，能確保系統(tǒng)在瞬態(tài)過程中的穩(wěn)定性。

4.7 輸出電壓紋波

在不同輸出電流下，TPS56428EVM - 534的輸出電壓紋波情況分別如圖4 - 6（輸出電流為額定滿載4 A）、圖4 - 7（輸出電流為500 mA）和圖4 - 8（輸出電流為1 mA）所示。輸出電壓紋波是衡量電源輸出質(zhì)量的重要指標(biāo)，較小的紋波意味著更穩(wěn)定的輸出電壓。

4.8 輸入電壓紋波

TPS56428EVM - 534在輸出電流為額定滿載4 A時(shí)的輸入電壓紋波如圖4 - 9所示。輸入電壓紋波的大小會(huì)影響整個(gè)電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。

4.9 啟動(dòng)

TPS56428EVM - 534相對(duì)于VIN和EN的啟動(dòng)波形分別如圖4 - 10和圖4 - 11所示（RLOAD = 1 Ω）。了解啟動(dòng)過程中的波形變化，有助于我們優(yōu)化系統(tǒng)的啟動(dòng)策略，確保啟動(dòng)過程的平穩(wěn)性。

4.10 關(guān)閉

TPS56428EVM - 534相對(duì)于VIN和EN的關(guān)閉波形分別如圖4 - 12和圖4 - 13所示（RLOAD = 1 Ω）。合理的關(guān)閉過程對(duì)于保護(hù)系統(tǒng)和設(shè)備安全至關(guān)重要。

五、電路板布局

TPS56428EVM - 534的電路板布局通過圖5 - 1至圖5 - 5展示。頂層包含VIN、VOUT和接地的主要電源走線，還有TPS56428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(cè)試點(diǎn)以及所有組件都位于頂層。內(nèi)部層1、內(nèi)部層2和底層主要是電源接地平面，內(nèi)部層1上提供了一個(gè)模擬接地（AGND）區(qū)域，模擬接地（AGND）和電源接地（PGND）在內(nèi)部層1上的單點(diǎn)連接。內(nèi)部層2包含一個(gè)額外的VIN區(qū)域以及與EN控制跳線JP1的VIN引腳的連接，底層包含輸出電壓反饋?zhàn)呔€。合理的電路板布局對(duì)于減少干擾、提高電源模塊的性能至關(guān)重要。

六、原理圖、物料清單和參考資料

6.1 原理圖

TPS56428EVM - 534的原理圖如圖6 - 1所示，通過原理圖我們可以清晰地了解電路的連接和工作原理。

6.2 物料清單

6.3 參考資料

參考資料提供了TPS56428，4.5 - V至18 - V輸入，4 - A同步降壓SWIFT?轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVSBV4），這對(duì)于深入了解該轉(zhuǎn)換器的技術(shù)細(xì)節(jié)和性能參數(shù)非常有幫助。

綜上所述，TPS56428EVM - 534評(píng)估模塊為我們提供了一個(gè)方便的平臺(tái)來測(cè)試和評(píng)估TPS56428 Buck轉(zhuǎn)換器的性能。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們可以根據(jù)具體需求對(duì)模塊進(jìn)行修改，通過合理的測(cè)試設(shè)置和對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)的分析，確保其滿足我們的應(yīng)用要求。大家在使用過程中有沒有遇到過類似電源模塊的設(shè)計(jì)難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。