TPS53128 Buck控制器評(píng)估模塊使用指南

在成本敏感型應(yīng)用中，電源設(shè)計(jì)的優(yōu)化至關(guān)重要。德州儀器（Texas Instruments）的TPS53128 Buck控制器評(píng)估模塊（TPS53128EVM - 620）為我們提供了一個(gè)便捷的解決方案。下面，我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這個(gè)評(píng)估模塊。

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一、模塊概述

1. 描述

TPS53128EVM - 620評(píng)估板為用戶提供了一種方便的方式，用于在實(shí)際的成本敏感型應(yīng)用中評(píng)估TPS53128雙D - CAP2?模式控制降壓控制器。它能從8 - 22V的寬松調(diào)節(jié)電源中，提供1.05V的低核心電壓和1.8V的I/O電壓輸出，每個(gè)通道最大輸出電流可達(dá)4A。同時(shí)，該評(píng)估板還配備了開(kāi)關(guān)和測(cè)試點(diǎn)，方便用戶評(píng)估TPS53128控制器在其應(yīng)用中的性能。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

該模塊適用于多種設(shè)備，包括數(shù)字電視、機(jī)頂盒、DSL和電纜調(diào)制解調(diào)器以及對(duì)成本敏感的數(shù)字消費(fèi)產(chǎn)品等。

3. 特性

• 輸入電壓范圍：8 - 22V
• 輸出電壓：1.05V和1.8V
• 輸出電流：每個(gè)通道最大4A
• 控制模式：350kHz偽固定頻率D - CAP2模式控制
• 獨(dú)立使能開(kāi)關(guān)：用于電源開(kāi)啟/關(guān)閉測(cè)試

二、電氣性能規(guī)格

1. 輸入特性

• 輸入電壓（VIN）：范圍為8 - 22V，典型值為12V。
• 輸入電流（IIN）：在VIN = 12V，IOUT1 = 4A，IOUT2 = 4A時(shí)，典型值為1.2A，最大值為1.5A；無(wú)負(fù)載時(shí)，輸入電流典型值為20mA。
• 輸入欠壓鎖定（VIN_UVLO）：在IOUT = 4A時(shí)，范圍為4.0 - 4.5V，典型值為4.2V。

2. 輸出特性

• 輸出電壓（VOUT1和VOUT2）：VOUT1在VIN = 12V，IOUT1 = 2A時(shí)為1.05V；VOUT2在VIN = 12V，IOUT2 = 2A時(shí)為1.80V。
• 線路調(diào)節(jié)率：在VIN = 8 - 22V范圍內(nèi)，均為1%。
• 負(fù)載調(diào)節(jié)率：在IOUT1 = 0 - 4A和IOUT2 = 0 - 4A范圍內(nèi)，均為1%。
• 輸出電壓紋波（VOUT1_rip和VOUT2_rip）：在VIN = 12V，IOUT2 = 4A時(shí)，均為30mVpp。
• 輸出電流（IOUT1和IOUT2）：在VIN = 8 - 22V范圍內(nèi)，均為0 - 4A。

3. 系統(tǒng)特性

• 開(kāi)關(guān)頻率（FSW）：范圍為200 - 400kHz，典型值為350kHz。
• 輸出1的峰值效率（ηpk1）：在VIN = 12V時(shí)為87%。
• 輸出1的滿載效率（η1）：在VIN = 12V，IOUT1 = 4A時(shí)為85%。
• 輸出2的峰值效率（ηpk2）：在VIN = 12V時(shí)為91%。
• 輸出2的滿載效率（η2）：在VIN = 12V，IOUT2 = 4A時(shí)為90%。

三、原理圖

文檔中提供了TPS53128EVM - 620的原理圖（Figure 3 - 1），不過(guò)需要注意的是，原理圖僅作參考，具體元件值可查看物料清單（Table 9 - 1）。

四、連接器和測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明

1. 使能開(kāi)關(guān)（SW1和SW2）

TPS53128EVM - 620為兩個(gè)輸出分別配備了獨(dú)立的使能開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)置于DIS位置時(shí)，相應(yīng)通道將被禁用，并根據(jù)TPS53128的內(nèi)部放電特性進(jìn)行放電。要啟用VOUT1，將SW1置于EN位置；要啟用VOUT2，將SW2置于EN位置。

2. 開(kāi)關(guān)頻率選擇開(kāi)關(guān)（SW3）

TPS53128EVM - 620未安裝SW3。當(dāng)使用該評(píng)估模塊評(píng)估TSSOP封裝的TPS53126控制器時(shí)，可以安裝SW3，以便在350kHz和700kHz之間選擇TPS53126的開(kāi)關(guān)頻率。

3. 測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明

五、測(cè)試設(shè)置

1. 設(shè)備

• 電壓源：輸入電壓源（VIN）為0 - 25V的可變直流電源，最小輸出電流為3.0A。
• 儀表：包括0 - 5A的直流電流表（A1）、0 - 25V的電壓表（V1）、0 - 2V的電壓表（V2用于VOUT1，V3用于VOUT2）。
• 負(fù)載：兩個(gè)輸出負(fù)載均為電子負(fù)載，分別設(shè)置為1.05V和1.8V的恒流模式，電流范圍為0 - 4A。
• 示波器和探頭：示波器（模擬或數(shù)字）需設(shè)置為交流耦合測(cè)量，帶寬限制為20MHz。輸出紋波電壓測(cè)試時(shí)，垂直分辨率為20mV/格，水平分辨率為1.0μs/格。建議使用帶有暴露導(dǎo)電接地桶的示波器探頭。
• 推薦線規(guī)：VIN到J3的連接，最小推薦線徑為AWG #16，總長(zhǎng)度小于2英尺；J1到LOAD1和J2到LOAD2的連接，最小推薦線徑為AWG #14，總長(zhǎng)度小于2英尺。
• 其他測(cè)試設(shè)備：由于評(píng)估模塊中的某些組件在工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，建議使用一個(gè)風(fēng)量為200 - 400lfm的小風(fēng)扇來(lái)降低組件溫度。

2. 推薦設(shè)置

文檔提供了推薦的測(cè)試設(shè)置圖（Figure 5 - 1）。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，應(yīng)在靜電防護(hù)工作站上操作，確保在給評(píng)估模塊通電前，將任何腕帶、腳帶或墊子連接到接地端。同時(shí)，建議佩戴靜電服和安全眼鏡。

六、測(cè)試程序

1. 啟動(dòng)程序

• 在連接直流輸入源VIN之前，建議將源電流限制在最大3.0A，并將VIN初始設(shè)置為0V。
• 確保LOAD1和LOAD2設(shè)置為恒流模式，且電流為0A。
• 驗(yàn)證SW1和SW2處于所需位置。
• 按照Figure 5 - 1所示放置風(fēng)扇并開(kāi)啟，確?？諝饬鬟^(guò)評(píng)估模塊。
• 將VIN從0V增加到12V。

2. 線路/負(fù)載調(diào)節(jié)率和效率測(cè)量程序

• 按照第5.2節(jié)的要求設(shè)置TPS53128EVM - 620。
• 按照第6.1節(jié)的步驟啟動(dòng)TPS53128EVM - 620。
• 將VIN調(diào)整到8 - 22V之間的所需值。
• 將LOAD1/LOAD2調(diào)整到0 - 4A之間的所需負(fù)載。
• 分別從V1、V2/V3和A1讀取輸入電壓、輸出電壓和輸入電流。
• 按照第6.4節(jié)的步驟關(guān)閉TPS53128EVM - 620。

3. 輸出紋波電壓測(cè)量程序

• 按照第5.2節(jié)的要求設(shè)置TPS53128EVM - 620。
• 按照第6.1節(jié)的步驟啟動(dòng)TPS53128EVM - 620。
• 將VIN調(diào)整到8 - 22V之間的所需值。
• 將LOAD1/LOAD2調(diào)整到0 - 4A之間的所需負(fù)載。
• 按照Figure 4 - 1所示，將示波器探頭連接到TP8和TP4（用于VOUT1）或TP7和TP6（用于VOUT2）。
• 測(cè)量輸出紋波。
• 按照第6.4節(jié)的步驟關(guān)閉TPS53128EVM - 620。

4. 關(guān)機(jī)程序

• 將SW1設(shè)置為DIS。
• 將SW2設(shè)置為DIS。
• 將LOAD1電流降至0A并關(guān)閉LOAD1。
• 將LOAD2電流降至0A并關(guān)閉LOAD2。
• 將VIN降至0V并關(guān)閉VIN。
• 關(guān)閉風(fēng)扇。

七、性能數(shù)據(jù)和典型特性曲線

文檔提供了一系列典型性能曲線（Figure 7 - 1至Figure 7 - 8），包括效率與負(fù)載的關(guān)系、輸出電壓與負(fù)載的關(guān)系、輸出電壓紋波以及開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)波形等。需要注意的是，實(shí)際性能數(shù)據(jù)可能會(huì)受到測(cè)量技術(shù)和環(huán)境變量的影響，這些曲線僅作參考，可能與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果有所不同。

八、EVM組裝圖和布局

Figure 8 - 1至Figure 8 - 6展示了TPS53128EVM - 620印刷電路板的設(shè)計(jì)。該評(píng)估模塊采用4層、2盎司覆銅的電路板，尺寸為3.5英寸×2.7英寸，方便用戶在實(shí)際應(yīng)用中輕松查看、探測(cè)和評(píng)估TPS53128控制IC。對(duì)于空間受限的系統(tǒng)，可以將組件移到PCB的兩側(cè)或使用額外的內(nèi)層來(lái)進(jìn)一步減小尺寸。

九、物料清單

文檔中的Table 9 - 1列出了TPS53128EVM - 620的物料清單，參考編號(hào)對(duì)應(yīng)Figure 3 - 1中的原理圖以及Figure 8 - 1和Figure 8 - 2中的組裝位置。數(shù)量為0的組件未安裝在PCB上，但提供了參考。

十、修訂歷史

從2011年2月的版本到2022年1月的版本，文檔更新了表格、圖形和交叉引用的編號(hào)格式，并更新了用戶指南的標(biāo)題。

綜上所述，TPS53128EVM - 620評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于評(píng)估TPS53128控制器在成本敏感型應(yīng)用中的性能。通過(guò)詳細(xì)的測(cè)試程序和豐富的性能數(shù)據(jù)，工程師可以更好地了解該控制器的特性，為實(shí)際設(shè)計(jì)提供有力的參考。大家在使用過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)類似評(píng)估模塊的使用難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。