TPS53129 Buck控制器評估模塊使用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。對于成本敏感的應(yīng)用場景，選擇合適的電源控制器和評估模塊尤為關(guān)鍵。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的TPS53129 Buck控制器評估模塊——TPS53129EVM - 621。

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一、模塊概述

1.1 描述

TPS53129EVM - 621評估板為用戶提供了一種便捷的方式，可在實際的成本敏感應(yīng)用中評估TPS53129雙D - CAP2?模式控制降壓控制器。該模塊能從8 - 22V的寬松調(diào)節(jié)電源中，提供低核心類型的1.05V和I/O類型的1.8V輸出，每個通道的輸出電流最高可達(dá)4A。同時，它還配備了開關(guān)和測試點，方便用戶評估TPS53129控制器在其應(yīng)用中的性能。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

該評估模塊適用于多種設(shè)備，包括數(shù)字電視、機(jī)頂盒、DSL和電纜調(diào)制解調(diào)器以及其他成本敏感的數(shù)字消費(fèi)產(chǎn)品。這表明它在消費(fèi)電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

1.3 特性

• 輸入電壓范圍：8 - 22V，能適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 輸出電壓：提供1.05V和1.8V兩種輸出，滿足不同電路的需求。
• 輸出電流：每個通道最高可達(dá)4A，具有較強(qiáng)的供電能力。
• 控制模式：采用700kHz偽固定頻率D - CAP2?模式控制，保證了電源的穩(wěn)定性和效率。
• 獨(dú)立使能開關(guān)：為電源的開啟和關(guān)閉測試提供了便利。

二、電氣性能規(guī)格

2.1 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的條件下，典型值為1.2A，最大值為1.5A。
• 無負(fù)載輸入電流：在VIN = 12V，IOUT = 0A時，為20mA。
• 輸入欠壓鎖定（VIN_UVLO）：在IOUT = 4A時，范圍為4.0 - 4.5V，典型值為4.2V。

2.2 輸出特性

• 輸出電壓（VOUT1和VOUT2）：在VIN = 12V，IOUT1 = 2A時，VOUT1為1.05V；在VIN = 12V，IOUT2 = 2A時，VOUT2為1.80V。
• 線路調(diào)節(jié)率：在VIN從8V到22V變化時，VOUT1和VOUT2的線路調(diào)節(jié)率均為1%。
• 負(fù)載調(diào)節(jié)率：在IOUT從0A到4A變化時，VOUT1和VOUT2的負(fù)載調(diào)節(jié)率也均為1%。
• 輸出電壓紋波（VOUT1_rip和VOUT2_rip）：在VIN = 12V，IOUT2 = 4A時，VOUT1和VOUT2的紋波均為30mVpp。
• 輸出電流（IOUT1和IOUT2）：范圍為0 - 4A。

2.3 系統(tǒng)特性

• 開關(guān)頻率（FSW）：范圍為350 - 800kHz，典型值為700kHz。
• 輸出效率：輸出1的峰值效率（ηpk1）在VIN = 12V時為85%，滿載效率（η1）在VIN = 12V，IOUT1 = 4A時為84%；輸出2的峰值效率（ηpk2）在VIN = 12V時為89%，滿載效率（η2）在VIN = 12V，IOUT2 = 4A時為88%。

三、原理圖

文檔中提供了TPS53129EVM - 621的原理圖（Figure 3 - 1），不過需要注意的是，圖中僅作參考，具體數(shù)值可查看表9 - 1。原理圖是我們理解電路工作原理的重要依據(jù)，通過它我們可以清晰地看到各個元件之間的連接關(guān)系和信號流向。

四、連接器和測試點說明

4.1 使能開關(guān)（SW1和SW2）

TPS53129EVM - 621為兩個輸出分別配備了獨(dú)立的使能開關(guān)。當(dāng)開關(guān)置于DIS位置時，相應(yīng)通道將被禁用，并根據(jù)TPS53129的內(nèi)部放電特性進(jìn)行放電。要啟用VOUT1，需將SW1置于EN位置；要啟用VOUT2，則將SW2置于EN位置。

4.2 開關(guān)頻率選擇開關(guān)（SW3）

該評估模塊未安裝SW3。但當(dāng)使用TPS53129EVM - 621評估TSSOP封裝的TPS53126控制器時，可以安裝SW3，以便在350kHz和700kHz之間選擇TPS53126的開關(guān)頻率。

4.3 測試點說明

文檔詳細(xì)列出了各個測試點的標(biāo)簽、用途以及相關(guān)信息所在的章節(jié)。這些測試點為我們測量電路的各種參數(shù)提供了便利，例如：

• 輸入電壓監(jiān)測（TP3和TP9）：通過這兩個測試點可以測量模塊的實際輸入電壓，避免輸入電纜和連接器帶來的損耗。
• 通道1輸出電壓監(jiān)測（TP4和TP8）：用于測量VOUT1的實際輸出電壓，同時在測量輸出紋波時，可采用尖端和桶形測量技術(shù)（Figure 4 - 1）來限制接地環(huán)路面積。
• 通道2輸出電壓監(jiān)測（TP6和TP7）：與通道1類似，用于測量VOUT2的實際輸出電壓和紋波。
• 軟啟動電壓監(jiān)測（TP1、TP2和TP3）：TP1和TP2分別監(jiān)測通道1和通道2的軟啟動斜坡電壓。
• 開關(guān)節(jié)點監(jiān)測（TP3、TP5和TP11）：TP5和TP11分別監(jiān)測通道1和通道2的開關(guān)節(jié)點波形電壓。
• 5V穩(wěn)壓器輸出監(jiān)測（TP3和TP10）：TP10用于監(jiān)測內(nèi)部5V穩(wěn)壓器的輸出電壓。

五、測試設(shè)置

5.1 設(shè)備要求

• 電壓源：使用0 - 25V的可變直流電源，最小輸出電流為2A。
• 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和V3）。
• 負(fù)載：兩個電子負(fù)載，分別設(shè)置為恒定電流模式，一個可在0 - 4A、1.05V直流下工作，另一個可在0 - 4A、1.8V直流下工作。
• 示波器和探頭：示波器需設(shè)置為交流耦合測量，帶寬限制為20MHz，建議使用具有暴露導(dǎo)電接地桶的探頭。
• 推薦線規(guī)：VIN到J3的連接，建議使用AWG 16線，總長度小于2英尺；J1到LOAD1和J2到LOAD2的連接，建議使用AWG 14線，總長度也小于2英尺。
• 其他測試設(shè)備：由于評估模塊中的某些元件在工作時可能會發(fā)熱，建議使用一個風(fēng)量為200 - 400 lfm的小風(fēng)扇來降低元件溫度。

5.2 推薦設(shè)置

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

六、測試程序

6.1 啟動程序

1. 在連接直流輸入源VIN之前，建議將源電流限制在最大2A，并將VIN初始設(shè)置為0V。
2. 確保LOAD1和LOAD2設(shè)置為恒定電流模式，且在施加VIN之前將電流設(shè)置為0A。
3. 驗證SW1和SW2是否處于所需位置。
4. 按照Figure 5 - 1所示放置風(fēng)扇并開啟，確?？諝饬鬟^評估模塊。
5. 將VIN從0V增加到12V。

6.2 線路/負(fù)載調(diào)節(jié)率和效率測量程序

1. 按照第5.2節(jié)的要求設(shè)置TPS53129EVM - 621。
2. 按照第6.1節(jié)的啟動程序啟動評估模塊。
3. 將VIN調(diào)整到8 - 22V之間的所需值。
4. 將LOAD1/LOAD2調(diào)整到0 - 4A之間的所需負(fù)載。
5. 分別從V1、V2/V3和A1讀取輸入電壓、輸出電壓和輸入電流。
6. 按照第6.4節(jié)的關(guān)機(jī)程序關(guān)閉評估模塊。

6.3 輸出紋波電壓測量程序

1. 按照第5.2節(jié)的要求設(shè)置TPS53129EVM - 621。
2. 按照第6.1節(jié)的啟動程序啟動評估模塊。
3. 將VIN調(diào)整到8 - 22V之間的所需值。
4. 將LOAD1/LOAD2調(diào)整到0 - 4A之間的所需負(fù)載。
5. 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）。
6. 測量輸出紋波。
7. 按照第6.4節(jié)的關(guān)機(jī)程序關(guān)閉評估模塊。

6.4 關(guān)機(jī)程序

1. 將SW1設(shè)置為DIS。
2. 將SW2設(shè)置為DIS。
3. 將LOAD1的電流降至0A，并關(guān)閉LOAD1。
4. 將LOAD2的電流降至0A，并關(guān)閉LOAD2。
5. 將VIN降至0V，并關(guān)閉VIN。
6. 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關(guān)節(jié)點波形等。需要注意的是，實際性能數(shù)據(jù)可能會受到測量技術(shù)和環(huán)境變量的影響，這些曲線僅作參考。

八、EVM組裝圖和布局

Figure 8 - 1至Figure 8 - 6展示了TPS53129EVM - 621印刷電路板（PCB）的設(shè)計。該評估模塊采用4層、2盎司覆銅的3.5英寸×2.7英寸電路板，方便用戶在實際應(yīng)用中輕松查看、探測和評估TPS53129控制集成電路。對于空間受限的系統(tǒng)，還可以通過將元件移到PCB的兩側(cè)或使用額外的內(nèi)部層來進(jìn)一步減小尺寸。

九、物料清單

文檔中的表9 - 1列出了TPS53129EVM - 621的物料清單，包括各個元件的數(shù)量、參考編號、值、描述、尺寸、零件編號和制造商等信息。其中，數(shù)量為0的元件未安裝在PCB上，但提供了參考。

十、修訂歷史

文檔記錄了從2011年2月的版本到2022年1月的版本的修訂內(nèi)容，主要包括更新文檔中表格、圖形和交叉引用的編號格式以及更新用戶指南的標(biāo)題。

總的來說，TPS53129EVM - 621評估模塊為電子工程師在成本敏感應(yīng)用中評估TPS53129控制器提供了一個全面且實用的平臺。通過詳細(xì)的電氣性能規(guī)格、測試設(shè)置和程序以及豐富的性能數(shù)據(jù)和典型特性曲線，工程師們可以更好地了解該控制器的性能，并將其應(yīng)用到實際設(shè)計中。你在使用類似評估模塊時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。