TPS54226 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊使用指南

一、引言

大家好，今天我們來深入探討德州儀器（Texas Instruments）的 TPS54226 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊 TPS54226EVM - 539。這個評估模塊為我們提供了一個便捷的平臺，來測試和了解 TPS54226 這款同步降壓轉(zhuǎn)換器的性能。

文件下載：TPS54226EVM-539.pdf

1.1 背景

1.2 性能規(guī)格總結(jié)

1.3 修改

這個評估模塊設(shè)計用于展示 TPS54226 的特性，并且可以進行一些修改。

1.3.1 輸出電壓設(shè)定點

要改變評估模塊的輸出電壓，可以改變電阻 R1 的值。改變 R1 的值可以使輸出電壓高于 0.765 V。對于特定輸出電壓的 R1 值，可以使用以下公式計算：

• 輸出電壓從 0.76 V 到 2.5 V 時：(V_{O}=0.765 timesleft(1+frac{R 1}{R 2}right))
• 輸出電壓超過 2.5 V 時：(V{O}=left(0.763 + 0.0017 × V{O}right) timesleft(1+frac{R 1}{R 2}right))

對于更高的輸出電壓，需要一個前饋電容 C2，印刷電路板上提供了該組件的焊盤。C2 用于實現(xiàn)更快的負載瞬態(tài)響應(yīng)，并且對于自動跳過模式的穩(wěn)定性是推薦使用的。

二、測試設(shè)置和結(jié)果

2.1 輸入/輸出連接

需要注意的是，必須使用一對 20 AWG 電線將能夠提供 2 A 電流的電源連接到 J1，負載也需通過一對 20 AWG 電線連接到 J2，最大負載電流能力為 2 A，同時要盡量縮短電線長度以減少電線中的損耗。

2.2 啟動程序

啟動評估模塊的步驟如下：

1. 確保 JP1（啟用控制）處的跳線設(shè)置為從 EN 到 OFF。
2. 將適當(dāng)?shù)?(V{IN}) 電壓施加到 J1 處的 (V{IN}) 和 PGND 端子。
3. 將 JP1（啟用控制）處的跳線移動到覆蓋 EN 和 ON，評估模塊將啟用輸出電壓。

2.3 效率

在環(huán)境溫度為 25°C 時，TPS54226EVM - 539 的效率曲線如圖 2 - 1 所示。從曲線中我們可以直觀地看到不同負載電流下的效率情況，大家可以思考一下，如何根據(jù)這個效率曲線來優(yōu)化電源的使用呢？

2.4 負載調(diào)節(jié)

TPS54226EVM - 539 的負載調(diào)節(jié)情況如圖 2 - 2 所示。負載調(diào)節(jié)反映了輸出電壓隨負載電流變化的情況，它對于保證電源輸出的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

2.5 線路調(diào)節(jié)

線路調(diào)節(jié)情況如圖 2 - 3 所示。線路調(diào)節(jié)體現(xiàn)了輸出電壓隨輸入電壓變化的特性，這有助于我們了解電源在不同輸入電壓下的性能。

2.6 負載瞬態(tài)響應(yīng)

TPS54226EVM - 539 對負載瞬態(tài)的響應(yīng)如圖 2 - 4 所示，電流階躍從 500 mA 到 1.5 A（額定負載的 25% 到 75%），我們可以看到總峰 - 峰輸出電壓變化情況。良好的負載瞬態(tài)響應(yīng)對于應(yīng)對負載的突然變化非常重要，大家可以想想在實際應(yīng)用中如何利用這個特性。

2.7 輸出電壓紋波

輸出電壓紋波如圖 2 - 5 所示，輸出電流為額定滿載 2 A。輸出電壓紋波是衡量電源輸出質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，較小的紋波意味著更穩(wěn)定的輸出。

2.8 輸入電壓紋波

輸入電壓紋波如圖 2 - 6 所示，輸出電流同樣為額定滿載 2 A。輸入電壓紋波會影響電源的整體性能，我們需要關(guān)注它對整個系統(tǒng)的影響。

2.9 啟動

TPS54226EVM - 539 的啟動波形如圖 2 - 7 所示。啟動過程的穩(wěn)定性對于系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要，從波形中我們可以分析啟動過程中的各種參數(shù)變化。

2.10 開關(guān)頻率

開關(guān)頻率如圖 2 - 8 所示。開關(guān)頻率的選擇會影響電源的效率、紋波等性能指標(biāo)，合理的開關(guān)頻率設(shè)置對于優(yōu)化電源性能非常關(guān)鍵。

三、電路板布局

3.1 布局

TPS54226EVM - 539 的電路板布局如圖 3 - 1 至圖 3 - 6 所示。頂層包含 (V{IN})、(V{O}) 和接地的主要電源走線，同時還有 TPS54226 引腳的連接以及大面積的接地填充。許多信號走線也位于頂層，輸入去耦電容盡可能靠近 IC 放置。輸入和輸出連接器、測試點以及大多數(shù)組件都位于頂層。R3（連接 (V{IN}) 到 VCC 的 0 - Ω 電阻）和 R4（電源良好上拉電阻）位于背面。模擬接地和電源接地在頂層靠近 TPS54226 引腳 5 的單點連接。內(nèi)部層 1 是包含模擬和電源接地的分割平面，內(nèi)部層 2 主要是電源接地，還有 (V{IN}) 的填充區(qū)域和將 VCC 路由到啟用控制跳線 JP1 的走線。底層主要是模擬接地，還有通過 R3 將 (V{IN}) 連接到 VCC 的走線、電源良好信號的走線以及從 (V{OUT}) 到電壓設(shè)定點分壓網(wǎng)絡(luò)的反饋走線。合理的電路板布局對于減少干擾、提高電源性能非常重要，大家在設(shè)計類似電路板時可以參考這種布局方式。

四、原理圖、物料清單和參考

4.1 原理圖

TPS54226EVM 的原理圖如圖 4 - 1 所示。原理圖是電路設(shè)計的核心，通過它我們可以清晰地了解各個組件之間的連接關(guān)系和信號流向。

4.2 物料清單

4.3 參考

參考資料為德州儀器的 TPS54226 單同步轉(zhuǎn)換器（集成高端和低端 MOS FET）數(shù)據(jù)手冊。

五、修訂歷史

從 2009 年 11 月的版本到 2021 年 10 月的版本，主要進行了以下修訂：

• 更新了整個文檔中表格、圖形和交叉引用的編號格式。
• 更新了用戶指南的標(biāo)題。
• 編輯用戶指南以提高清晰度。

通過以上對 TPS54226 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊的詳細介紹，相信大家對其有了更深入的了解。在實際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)這些信息來優(yōu)化設(shè)計，提高電源的性能和穩(wěn)定性。大家在使用過程中遇到任何問題，歡迎一起交流探討。