TPS54325 降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊使用指南
TPS54325 降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊使用指南
在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，降壓轉(zhuǎn)換器是常用的電源轉(zhuǎn)換器件。德州儀器（Texas Instruments）的 TPS54325 降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊（TPS54325EVM）為工程師提供了一個(gè)便捷的測(cè)試和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。本文將基于該模塊的用戶(hù)指南，為大家詳細(xì)介紹其相關(guān)信息。
文件下載：TPS54325EVM.pdf
一、引言
1.1 背景
| TPS54325 是一款單通道、自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間的 D - CAP2? 模式同步降壓轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以利用它以低成本、低元件數(shù)量和低靜態(tài)電流的解決方案完成各種終端設(shè)備的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。其主控制回路采用 D - CAP2? 模式，針對(duì)低 ESR 輸出電容（如 POSCAP、SP - CAP、高聚合物化學(xué)電容或陶瓷電容）進(jìn)行了優(yōu)化，無(wú)需外部補(bǔ)償組件即可提供快速瞬態(tài)響應(yīng)。該轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于從 4.5 V 至 18 V 的輸入控制電壓源（VCC）、2.0 V 至 18 V 的輸入電源電壓源（VIN）提供高達(dá) 3 A 的輸出，輸出電壓范圍為 0.76 V 至 5.5 V。評(píng)估模塊的額定輸入電壓和輸出電流范圍如下： | EVM | 輸入電壓范圍 | 輸出電流范圍 |
|---|---|---|---|
| TPS54325EVM | VIN = 5 V 至 17 V | 0 A 至 3 A |
1.2 性能規(guī)格總結(jié)
| 在輸入電壓 (V_{IN}=12V)、輸出電壓為 1.05 V（除非另有說(shuō)明）、環(huán)境溫度為 25°C（除非另有說(shuō)明）的條件下，TPS54325EVM 的性能規(guī)格如下： | 規(guī)格 | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電壓范圍（VIN） | - | 5 | 12 | 17 | V | |
| 輸出電壓 | - | - | 1.05 | - | V | |
| 工作頻率 | VIN = 12 V，Iout1 = 1 A | - | 700 | - | kHz | |
| 輸出電流范圍 | - | 0 | - | 3 | A | |
| 過(guò)流限制 | VIN = 12 V | - | - | 4.1 | A | |
| 輸出紋波電壓 | VIN = 12 V，Iout1 = 3 A | - | - | 9 | mVp - p | |
| 效率 | VIN = 12 V，VOUT = 3.3 V，IOUT = 1.2 A | - | 91 | - | % |
1.3 修改
| 評(píng)估模塊設(shè)計(jì)用于展示 TPS54325 的功能集，也可以進(jìn)行一些修改。例如，通過(guò)改變電阻 R1 和 R4 的值（R2 固定）可以改變 EVM 的輸出電壓，輸出電壓計(jì)算公式為： [V_{0}=0.765 cdotleft(1+frac{R 1+R 4}{R 2}right)] 常見(jiàn)輸出電壓對(duì)應(yīng)的 R1、R4 值如下表所示： | 輸出電壓 (V) | R1(Ω) | R4(Ω) | R2(Ω) | C9(pF) | L1(H) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.0 | 6.8 k | 100 | 22 k | 1.5 μ | - | |
| 1.05 | 8.2 k | 220 | 22 k | 1.5 μ | - | |
| 1.2 | 12 k | 820 | 22 k | 1.5 μ | - | |
| 1.8 | 27 k | 3.0 k | 22 k | 10 - 22 | 2.2 μ | |
| 2.5 | 47 k | 3.0 k | 22 k | 10 - 22 | 2.2 μ | |
| 3.3 | 68 k | 4.7 k | 22 k | 10 - 22 | 2.2 μ | |
| 5 | 120 k | 1.2 k | 22 k | 10 - 22 | 3.3 μ |
二、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果
2.1 測(cè)試設(shè)置
按照?qǐng)D 2 - 1 所示連接測(cè)試設(shè)備和 TPS54325EVM 板，包括示波器、數(shù)字萬(wàn)用表（DMM）、電子負(fù)載和電源等。
2.2 測(cè)試步驟
- 確保開(kāi)關(guān) SW1（EN）處于“OFF”位置。
- 向 VIN 和 VINGND 端子施加適當(dāng)?shù)?(V{IN}) 電壓。
- 打開(kāi) SW1（EN）以啟用 EVM 輸出電壓。
2.3 效率
圖 2 - 2 展示了 TPS54325EVM 在環(huán)境溫度為 25°C 時(shí)的效率。通過(guò)使用表 1 - 3 中的 R1 和 R4 值，可將 EVM 修改為 3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 輸出進(jìn)行測(cè)試。
2.4 負(fù)載調(diào)節(jié)
圖 2 - 3 顯示了 TPS54325EVM 的負(fù)載調(diào)節(jié)情況，反映了輸出電壓隨輸出電流變化的特性。
2.5 線(xiàn)性調(diào)節(jié)
圖 2 - 4 展示了 TPS54325EVM 的線(xiàn)性調(diào)節(jié)情況，體現(xiàn)了輸出電壓隨輸入電壓變化的特性。
2.6 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)
圖 2 - 5 顯示了 TPS54325EVM 對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)，電流階躍從 0 A 到 3 A 的最大額定負(fù)載，展示了總峰 - 峰電壓變化。
2.7 輸出電壓紋波
圖 2 - 6 展示了 TPS54325EVM 在額定滿(mǎn)載 3 A 輸出電流時(shí)的輸出電壓紋波情況。
2.8 輸入電壓紋波
圖 2 - 7 展示了 TPS54325EVM 在額定滿(mǎn)載 3 A 輸出電流時(shí)的輸入電壓紋波情況。
2.9 啟動(dòng)
圖 2 - 8 展示了 TPS54325EVM 的啟動(dòng)波形。
2.10 開(kāi)關(guān)頻率
圖 2 - 9 展示了 TPS54325EVM 的開(kāi)關(guān)頻率隨輸入電壓的變化情況。
三、電路板布局
3.1 布局
TPS54325EVM 的電路板布局如圖 3 - 1 至圖 3 - 6 所示。頂層包含 (V{IN})、(VOUT) 以及 SW1 和 SW2 節(jié)點(diǎn)的主要功率走線(xiàn)，還有 TPS54325 引腳的連接和大面積的功率地（PGND），連接到 TPS54325 的引腳 8 和 9。第一層內(nèi)部層是一個(gè)分割的接地平面，包含大面積的功率地（PGND）區(qū)域和較小的信號(hào)地（GND）區(qū)域。第二層內(nèi)部層包含額外的 (VIN) 走線(xiàn)以及從開(kāi)關(guān) SW1 到 (V{CC}) 的連接，其余部分為功率地（PGND）區(qū)域。底層包含其余的電路互連走線(xiàn)和信號(hào)接地平面（GND），通過(guò)引腳附近的過(guò)孔連接到 TPS54325 的引腳 5。信號(hào)地和功率地在電氣上是共通的，它們?cè)?PCB 上的 TPS54325 引腳 5 和功率焊盤(pán)處連接在一起。輸入去耦電容和所有元件應(yīng)盡可能靠近 IC 放置。
四、原理圖和物料清單
4.1 原理圖
圖 4 - 1 為 TPS54325EVM 的原理圖，展示了電路的連接方式和元件布局。
4.2 物料清單
| TPS54325EVM 的物料清單包含了各種元件的詳細(xì)信息，如電容、電阻、電感、二極管、開(kāi)關(guān)、測(cè)試點(diǎn)和集成電路等，具體信息如下表所示： | 參考設(shè)計(jì)號(hào) | 數(shù)量 | 描述 | 尺寸 | 制造商 | 零件編號(hào) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C1 | 0 | 電容，NPCAP，330μF，6.3 - Vdc，14 - mΩ，20% | 6.6 x 7.2 mm | NIPPON CHEMI - CON | APXE6R3ARA331 | |
| C2 | 1 | 陶瓷電容，0.1 μF，50 V，B，10% | 0603 | TDK | C1608JB1H104K | |
| C3, C16 | 2 | 陶瓷電容，10 μF，25 V，X5R，10% | 1210 | TDK | C3225X5R1E106K | |
| …… | …… | …… | …… | …… | …… | |
| U1 | 1 | 3 - A 單同步轉(zhuǎn)換器，集成高端和低端 MOS FET | PWP14 | TI | TPS54325PWP |
綜上所述，TPS54325EVM 評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)全面的測(cè)試和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)其性能的測(cè)試和分析，能夠更好地了解 TPS54325 降壓轉(zhuǎn)換器的特性，為實(shí)際應(yīng)用提供有力支持。大家在使用過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)類(lèi)似模塊的一些特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。
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