深入解析TPS546C23EVM1 - 746評估模塊：從設計到測試

在電子工程領域，電源管理模塊的性能和穩(wěn)定性至關重要。TPS546C23EVM1 - 746評估模塊為我們提供了一個理想的測試平臺，用于評估TPS546C23設備在單相位低輸出電壓應用中的表現(xiàn)。接下來，我們將詳細探討這個評估模塊的各個方面。

文件下載：TPS546C23EVM1-746.pdf

模塊概述

TPS546C23EVM1 - 746評估模塊包含兩個獨立的降壓轉換器，使用標稱12V總線產(chǎn)生兩個穩(wěn)定的0.9V輸出，每個輸出的負載電流最高可達35A。該模塊旨在展示TPS546C23在典型單相位低輸出電壓應用中的性能，并提供了多個測試點，方便我們評估設備的性能。

典型應用

該模塊適用于多種應用場景，包括高密度電源解決方案、無線基礎設施、開關器、路由器網(wǎng)絡、服務器、存儲以及智能電源系統(tǒng)等。

模塊特性

• 雙輸出設計：提供兩個穩(wěn)定的0.9V輸出，直流穩(wěn)態(tài)輸出電流最高可達35A。
• PMBus接口可編程：通過PMBus接口，可對輸出進行裕度調節(jié)和微調，還能對欠壓鎖定（UVLO）、軟啟動、使能、過流警告和故障限制、過壓和欠壓警告及故障限制等參數(shù)進行編程設置，同時可設置開啟和關閉延遲。
• 方便的測試點：模塊上設有方便的測試點，可用于探測關鍵波形。

電氣性能規(guī)格

測試設置

測試和配置軟件

要更改評估模塊上的任何默認配置參數(shù)，需要獲取TI Fusion Digital Power Designer軟件。該軟件是一個圖形用戶界面（GUI），用于配置和監(jiān)控安裝在評估模塊上的德州儀器TPS546C23電源轉換器。它通過PMBus協(xié)議，借助TI USB適配器在串行總線上與控制器進行通信。該適配器可在http://www.ti.com/tool/usb - to - gpio購買。通過這個GUI，我們可以進行電源輸出的開啟或關閉、實時數(shù)據(jù)監(jiān)控以及常見操作特性的配置等任務。軟件可從http://www.ti.com/tool/fusion_digital_power_designer下載。

測試設備

• 電壓源：輸入電壓源 (V{IN}) 應為0V至20V的可變直流電源，能夠提供20A的直流電。將輸入 (V{IN}) 和GND連接到J2和J3。
• 萬用表：建議使用兩個獨立的萬用表，一個測量 (V{IN}) ，另一個測量 (V{OUT1}) 或 (V_{OUT2}) 。如果兩個輸出同時啟用，建議使用三個獨立的萬用表。
• 輸出負載：建議使用可變電子負載，負載能力應達到40A。
• 示波器：用于測量輸出噪聲和紋波，建議使用Tip - and - Barrel方法進行輸出紋波測量。
• 風扇：在高負載長時間運行時，可能需要使用小風扇對評估模塊進行強制風冷，以將模塊上設備的溫度保持在105°C以下。
• USB - to - GPIO接口適配器：評估模塊與主機計算機之間需要一個通信適配器，本評估模塊設計使用德州儀器USB - to - GPIO適配器，可在http://www.ti.com/tool/usb - to - gpio購買。
• 推薦線規(guī)：輸入 (V_{IN}) 和GND到J2和J3（GND）（12V輸入），推薦使用AWG #12的電線，電線總長度應小于4英尺（輸入2英尺，返回2英尺）；輸出1到J8和J10（GND）（0.9V輸出）以及輸出2到J7和J11（GND）（0.9V輸出），最小推薦使用AWG #10的電線，電線總長度應小于4英尺（輸出2英尺，返回2英尺）。

推薦測試設置

文檔中提供了輸出1和輸出2的推薦測試設置圖，按照這些設置進行測試可以確保準確評估模塊的性能。

測試點、跳線和連接器列表

文檔詳細列出了測試點、跳線和連接器的功能，這對于我們進行測試和配置非常重要。例如，測試點可用于測量各種信號和電壓，跳線可用于連接不同的設備和接口，連接器則用于輸入和輸出電源及信號。

EVM配置

評估模塊出廠時已進行預配置，關鍵工廠配置參數(shù)包括PMBus地址、各種電壓和電流限制、軟啟動時間等。如果需要將評估模塊配置為非工廠設置，可以使用TI Fusion Digital Power Designer軟件。在啟動軟件之前，需要給評估模塊施加輸入電壓，為避免配置過程中轉換器啟動，建議施加小于4.5V的輸入電壓，推薦使用4V。配置步驟如下：

1. 將輸入電源調整為提供4VDC，電流限制為1A。
2. 將輸入電壓施加到評估模塊，參考測試設置圖進行連接。
3. 啟動Fusion GUI軟件，可參考文檔中的截圖獲取更多信息。
4. 根據(jù)需要配置評估模塊的操作參數(shù)。

默認情況下，兩個TPS546C23設備都配置為環(huán)路主設備，U1的PMBus地址為27（十進制），U2的PMBus地址為36（十進制）。兩個設備可以同時啟用并同時連接到PMBus接口。通過插拔不同的跳線，可以配置或監(jiān)控不同的設備。

測試程序

線路和負載調節(jié)及效率測量程序

該程序用于評估模塊的線路和負載調節(jié)能力以及效率。具體步驟如下：

1. 按照輸出1的測試設置圖設置評估模塊。
2. 確保電子負載設置為0A直流。
3. 使用電壓表將 (V_{IN}) 從0V增加到12V，并測量輸入電壓。
4. 使用另一個電壓表測量輸出電壓 (V_{OUT1}) 。
5. 將負載從0A變化到35A直流， (V_{OUT1}) 應保持在規(guī)定的調節(jié)范圍內(nèi)。
6. 將 (V{IN}) 從5V變化到18V， (V{OUT1}) 應保持在規(guī)定的調節(jié)范圍內(nèi)。
7. 將負載減小到0A。
8. 將 (V_{IN}) 減小到0V。
9. 按照輸出2的測試設置圖設置評估模塊。
10. 使用電壓表將 (V_{IN}) 從0V增加到12V，并測量輸入電壓。
11. 使用電壓表測量輸出電壓 (V_{OUT2}) 。
12. 將負載從0A變化到35A直流， (V_{OUT2}) 應保持在規(guī)定的調節(jié)范圍內(nèi)。
13. 將 (V{IN}) 從5V變化到18V， (V{OUT2}) 應保持在規(guī)定的調節(jié)范圍內(nèi)。
14. 將負載減小到0A。
15. 將 (V_{IN}) 減小到0V。

控制環(huán)路增益和相位測量程序

TPS546C23EVM1 - 746評估模塊在 (V{OUT1}) 和 (V{OUT2}) 的反饋環(huán)路中包含一個49.9Ω的串聯(lián)電阻，用于環(huán)路響應分析。在進行環(huán)路響應測量時，應使用TP14 / TP15（ (V{OUT1}) ）和TP16 / TP17（ (V{OUT2}) ）作為環(huán)路擾動的注入點。測量步驟如下：

1. 按照輸出1的測試設置圖設置評估模塊。
2. 對于 (V_{OUT1}) ，將網(wǎng)絡分析儀的隔離變壓器從TP14連接到TP15。
3. 將輸入信號測量探頭連接到TP14，輸出信號測量探頭連接到TP15。
4. 將兩個探頭通道的接地引線連接到TP11。
5. 在網(wǎng)絡分析儀上，測量TP15 / TP14（Out / In）的Bode圖。
6. 按照輸出2的測試設置圖設置評估模塊。
7. 對于 (V_{OUT2}) ，將網(wǎng)絡分析儀的隔離變壓器從TP17連接到TP16。
8. 將輸入信號測量探頭連接到TP17，輸出信號測量探頭連接到TP16。
9. 將兩個探頭通道的接地引線連接到TP12。
10. 在網(wǎng)絡分析儀上，測量TP16 / TP17（Out / In）的Bode圖。

效率測量

為了評估功率級（設備和電感器）的效率，需要在正確的位置測量電壓，以排除與功率級本身無關的損耗，如銅跡線和輸入輸出連接器的電壓降。測量 (V{OUT1}) 效率時，通過跳線JP8禁用 (V{OUT2}) ；測量 (V{OUT2}) 效率時，通過跳線JP7禁用 (V{OUT1}) 。輸入電流可以在輸入電線的任何點測量，輸出電流可以在被測量輸出的輸出電線的任何位置測量。文檔中列出了用于輸入電壓和輸出電壓測量的測試點，使用這些測試點可以排除連接器和PCB跡線的損耗。

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，包括效率、負載調節(jié)、線路調節(jié)、瞬態(tài)響應、輸出紋波、控制開啟和關閉、預偏置控制開啟、過流保護以及控制環(huán)路Bode圖等。這些曲線直觀地展示了評估模塊在不同條件下的性能表現(xiàn)，幫助我們更好地了解模塊的特性。

EVM裝配圖和PCB布局

文檔中展示了TPS546C23EVM1 - 746評估模塊印刷電路板的設計，包括3D頂視圖、頂層裝配圖、底層裝配圖、頂層銅層、內(nèi)部層和底層銅層等。這些圖紙對于我們了解模塊的物理結構和布局非常有幫助。

物料清單

文檔列出了TPS546C23EVM1 - 746評估模塊的物料清單，包括各種電容、電感、電阻、連接器、測試點等組件的數(shù)量、型號和制造商。這對于我們進行模塊的組裝和維護非常重要。

截圖

文檔提供了Fusion GUI的一系列截圖，包括設備掃描模式選擇、配置限制和開關、高級配置、SMBALERT # 屏蔽、設備信息、所有配置、監(jiān)控屏幕和狀態(tài)屏幕等。這些截圖幫助我們直觀地了解如何使用Fusion GUI軟件進行模塊的配置和監(jiān)控。

通過對TPS546C23EVM1 - 746評估模塊的詳細分析，我們可以全面了解該模塊的性能和特性，為電源管理設計提供有力的參考。在實際應用中，我們可以根據(jù)具體需求對模塊進行配置和測試，以滿足不同的設計要求。大家在使用這個評估模塊的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。