TPS563200降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊使用指南

一、引言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理模塊是至關(guān)重要的組成部分。TPS563200作為一款單路、自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間、D - CAP2?模式的同步降壓轉(zhuǎn)換器，因其低外部元件數(shù)量的特性，受到了工程師們的廣泛關(guān)注。其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，具備快速瞬態(tài)響應(yīng)且無(wú)需外部補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)。開(kāi)關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為標(biāo)稱(chēng)650 kHz，在輕載條件下進(jìn)入高級(jí)節(jié)能模式。同時(shí)，高側(cè)和低側(cè)開(kāi)關(guān)MOSFET與柵極驅(qū)動(dòng)電路集成在TPS563200封裝內(nèi)，低的MOSFET漏源導(dǎo)通電阻使得該轉(zhuǎn)換器能夠?qū)崿F(xiàn)高效率，并在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。

文件下載：TPS563200EVM-652.pdf

TPS563200直流/直流同步轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于從4.5 V至17 V的輸入電壓源提供高達(dá)3 A的輸出，輸出電壓范圍為0.8 V至6.5 V。TPS563200EVM - 652評(píng)估模塊（EVM）則是一款單路同步降壓轉(zhuǎn)換器，可從4.5 - 17 V輸入提供1.05 V、3 A的輸出。接下來(lái)，我們將詳細(xì)介紹該評(píng)估模塊的相關(guān)內(nèi)容。

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)

四、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果

4.1 輸入/輸出連接

4.2 啟動(dòng)程序

1. 確保JP1（啟用控制）引腳1和2的跳線(xiàn)覆蓋，將EN與GND短接，禁用輸出。
2. 將適當(dāng)?shù)?(V_{IN}) 電壓施加到VI（J1 - 2）和GND（J1 - 1）。
3. 將JP1（啟用控制）的跳線(xiàn)從引腳1和2（EN和GND）移動(dòng)到引腳2和3（EN和 (V_{IN})），啟用輸出。

4.3 效率

在環(huán)境溫度為25°C時(shí)，TPS563200EVM - 652的效率曲線(xiàn)如圖4 - 1所示。輕載時(shí)的效率曲線(xiàn)如圖4 - 2所示。從曲線(xiàn)中我們可以觀察到不同輸入電壓和輸出電流下的效率變化情況，這對(duì)于評(píng)估模塊在不同工作條件下的能耗表現(xiàn)有重要意義。大家可以思考一下，如何根據(jù)這些效率曲線(xiàn)來(lái)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)以提高整體效率呢？

4.4 負(fù)載調(diào)節(jié)

TPS563200EVM - 652在5 V輸入和12 V輸入時(shí)的負(fù)載調(diào)節(jié)曲線(xiàn)分別如圖4 - 3和圖4 - 4所示。負(fù)載調(diào)節(jié)反映了輸出電壓隨負(fù)載電流變化的情況，通過(guò)這些曲線(xiàn)我們可以評(píng)估模塊在不同負(fù)載下的穩(wěn)定性。

4.5 線(xiàn)路調(diào)節(jié)

線(xiàn)路調(diào)節(jié)曲線(xiàn)如圖4 - 5所示，它展示了輸出電壓隨輸入電壓變化的情況，有助于我們了解模塊在輸入電壓波動(dòng)時(shí)的性能。

4.6 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

TPS563200EVM - 652對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)如圖4 - 6所示，圖中顯示了電流階躍和轉(zhuǎn)換速率，以及總峰 - 峰電壓變化。負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)是衡量模塊在負(fù)載突然變化時(shí)的動(dòng)態(tài)性能的重要指標(biāo)，大家可以思考如何通過(guò)電路設(shè)計(jì)來(lái)改善模塊的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

4.7 輸出電壓紋波

TPS563200EVM - 652在不同輸出電流下的輸出電壓紋波如圖4 - 7、圖4 - 8和圖4 - 9所示。輸出電壓紋波會(huì)影響到負(fù)載設(shè)備的正常工作，我們需要關(guān)注紋波的大小并采取相應(yīng)的措施來(lái)降低紋波。

4.8 輸入電壓紋波

輸入電壓紋波如圖4 - 10所示，它反映了輸入電壓的波動(dòng)情況，對(duì)模塊的穩(wěn)定性也有一定的影響。

4.9 啟動(dòng)

TPS563200EVM - 652相對(duì)于 (V_{IN}) 和使能（EN）的啟動(dòng)波形分別如圖4 - 11和圖4 - 12所示。了解啟動(dòng)波形有助于我們掌握模塊在啟動(dòng)過(guò)程中的電壓和電流變化情況，從而優(yōu)化啟動(dòng)過(guò)程。

4.10 關(guān)閉

TPS563200EVM - 652相對(duì)于 (V_{IN}) 和EN的關(guān)閉波形分別如圖4 - 13和圖4 - 14所示。這對(duì)于設(shè)計(jì)模塊的關(guān)閉過(guò)程以及保護(hù)電路有重要的參考價(jià)值。

五、電路板布局

5.1 布局

TPS563200EVM - 652的電路板布局如圖5 - 1、圖5 - 2和圖5 - 3所示。頂層包含 (V{IN})、(V{OUT}) 和接地的主要電源走線(xiàn)，還有TPS563200引腳的連接以及大面積的接地填充。大多數(shù)信號(hào)走線(xiàn)也位于頂層。輸入去耦電容C1、C2和C3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。底層是接地平面，還有開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)銅填充、信號(hào)接地銅填充以及從調(diào)節(jié)點(diǎn)到電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)頂部的反饋?zhàn)呔€(xiàn)。合理的電路板布局對(duì)于減少電磁干擾、提高模塊的性能至關(guān)重要，大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以參考這種布局方式。

六、原理圖、物料清單和參考資料

6.1 原理圖

TPS563200EVM - 652的原理圖如圖6 - 1所示，它清晰地展示了模塊的電路結(jié)構(gòu)和各個(gè)組件之間的連接關(guān)系。

6.2 物料清單

6.3 參考資料

可參考TPS56320x 4.5 V至17 V輸入，3 - A同步降壓穩(wěn)壓器SOT - 23數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVSCB0）獲取更多信息。

七、修訂歷史

從2014年8月的版本到2021年7月的版本A主要進(jìn)行了以下更新：

1. 更新了文檔中表格、圖形和交叉引用的編號(hào)格式。
2. 更新了用戶(hù)指南標(biāo)題。

通過(guò)以上內(nèi)容，我們對(duì)TPS563200降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊有了全面的了解。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們可以根據(jù)這些信息進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化。大家在使用過(guò)程中如果遇到問(wèn)題或者有更好的設(shè)計(jì)思路，歡迎一起交流探討。