TPS54233 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊使用指南

在電子工程領(lǐng)域，電源管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天我們就來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的 TPS54233 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊（TPS54233EVM - 373），看看它有哪些特點和性能表現(xiàn)。

文件下載：TPS54233EVM-373.pdf

一、引言

這份用戶指南為我們提供了 TPS54233 的背景信息，以及 TPS54233EVM - 373 評估模塊的支持文檔，包括性能規(guī)格、原理圖和物料清單等內(nèi)容。

1.1 背景

TPS54233 是一款直流 - 直流轉(zhuǎn)換器，能夠在 3.5V 至 28V 的輸入電壓源下提供高達(dá) 2A 的輸出電流。評估模塊的額定輸入電壓范圍為 8V 至 18V，輸出電流范圍為 0A 至 2A。其開關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為標(biāo)稱 300kHz，內(nèi)部集成了高端 MOSFET 和柵極驅(qū)動電路。MOSFET 的低漏源導(dǎo)通電阻使得 TPS54233 能夠?qū)崿F(xiàn)高效率，并有助于在高輸出電流時保持較低的結(jié)溫。補償組件位于集成電路外部，通過外部分壓器可實現(xiàn)輸出電壓的可調(diào)。此外，TPS54233 還提供了可調(diào)的軟啟動和欠壓鎖定輸入功能。TPS54233EVM - 373 的絕對最大輸入電壓為 30V。

1.2 性能規(guī)格總結(jié)

1.3 修改

該評估模塊旨在展示 TPS54233 的特性，并且可以進(jìn)行一些修改。

1.3.1 輸出電壓設(shè)定點

若要更改 EVM 的輸出電壓，需要更改電阻 (R{6}) 的值。通過更改 (R{6}) 的值，可以將輸出電壓設(shè)置為高于 0.8V。特定輸出電壓下 (R{6}) 的值可以使用公式 (R{6}=10.2kΩ × frac{0.8V}{V{Out } - 0.8V}) 計算。不過要注意，(V{IN}) 必須在一定范圍內(nèi)，以確保最小導(dǎo)通時間大于 160ns，最大占空比小于 90%。

二、測試設(shè)置和結(jié)果

這部分內(nèi)容介紹了如何正確連接、設(shè)置和使用 TPS54233EVM - 373 評估模塊，同時還包含了評估模塊的典型測試結(jié)果，涵蓋了效率、輸出電壓調(diào)節(jié)、負(fù)載瞬態(tài)、環(huán)路響應(yīng)、輸出紋波、輸入紋波和啟動等方面。

2.1 輸入/輸出連接

TPS54233EVM - 373 配備了輸入/輸出連接器和測試點。需要使用能夠提供 2A 電流的電源通過一對 20AWG 電線連接到 J1，負(fù)載則通過一對 20AWG 電線連接到 J4，最大負(fù)載電流能力為 2A。為了減少電線中的損耗，應(yīng)盡量縮短電線長度。測試點 TP1 用于監(jiān)測 (V_{IN}) 輸入電壓，TP2 作為方便的接地參考；TP5 用于監(jiān)測輸出電壓，TP6 作為接地參考。

2.2 效率

該 EVM 的效率在負(fù)載電流約為 0.5A - 1A 時達(dá)到峰值，隨后隨著負(fù)載電流接近滿載而降低。在環(huán)境溫度為 25°C 時，TPS54233EVM - 373 的效率曲線如圖 2 - 1 所示。在較低輸出電流（0.01A 至 0.20A）下，效率曲線如圖 2 - 2 所示。需要注意的是，由于內(nèi)部 MOSFET 的漏源電阻隨溫度變化，在較高環(huán)境溫度下效率可能會降低。

2.3 輸出電壓負(fù)載調(diào)整率

TPS54233EVM - 373 的負(fù)載調(diào)整率如圖 2 - 3 所示，測量是在環(huán)境溫度為 25°C 下進(jìn)行的。

2.4 輸出電壓線性調(diào)整率

TPS54233EVM - 373 的線性調(diào)整率如圖 2 - 4 所示。

2.5 負(fù)載瞬態(tài)

TPS54233EVM - 373 對負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)如圖 2 - 5 所示，電流階躍為最大額定負(fù)載的 25% 至 75%，輸出的總峰 - 峰電壓變化包括紋波和噪聲。

2.6 環(huán)路特性

TPS54233EVM - 373 的環(huán)路響應(yīng)特性如圖 2 - 6 所示，增益和相位圖是在 (V_{IN}) 電壓為 15V、負(fù)載電流為 1A 時測量的。

2.7 輸出電壓紋波

TPS54233EVM - 373 在額定滿載 2A 輸出電流時的輸出電壓紋波如圖 2 - 7 所示，電壓是直接跨接在輸出電容器上測量的。

2.8 輸入電壓紋波

TPS54233EVM - 373 在額定滿載 2A 輸出電流時的輸入電壓紋波如圖 2 - 8 所示，電壓是直接跨接在輸入電容器上測量的。

2.9 上電

啟動波形如圖 2 - 9 和圖 2 - 10 所示。在圖 2 - 9 中，頂部軌跡顯示 (V{IN})，底部軌跡顯示 (V{OUT})；在圖 2 - 10 中，頂部軌跡顯示 EN（使能），底部軌跡顯示 (V_{OUT})。當(dāng)輸入電壓最初施加時，通過 J2 上的跳線將 EN 連接到 GND 來抑制輸出。當(dāng)移除跳線時，EN 釋放。當(dāng) EN 電壓達(dá)到 1.25V 的使能閾值電壓時，啟動序列開始，內(nèi)部參考電壓以內(nèi)部設(shè)定的速率向 0.8V 斜坡上升，輸出電壓斜坡上升到外部設(shè)定的 3.3V 值。這些圖的輸入電壓為 15V，且無負(fù)載。

三、電路板布局

3.1 布局

TPS54233EVM - 373 的電路板布局如圖 3 - 1 至圖 3 - 3 所示。EVM 的頂層布局采用了典型的用戶應(yīng)用方式，頂層和底層均為 2oz 銅。頂層包含 (V{IN})、(V{OUT}) 和 VPHASE 的主要功率走線，以及 TPS54233 其余引腳的連接和大面積的接地區(qū)域。底層包含接地和 BOOT 電容器的信號走線。頂層和底層以及內(nèi)部接地走線通過圍繞電路板放置的多個過孔連接，其中包括 TPS54233 器件正下方的十個過孔，以提供從頂層接地平面到底層接地平面的熱路徑。輸入去耦電容器（C1、C2 和 C3）和自舉電容器（C4）都盡可能靠近 IC 放置。此外，電壓設(shè)定點電阻分壓器組件也靠近 IC 放置。電壓分壓器網(wǎng)絡(luò)在調(diào)節(jié)點（輸出電容器 C9 后的銅 (V_{OUT}) 走線）連接到輸出電壓。對于 TPS54233，根據(jù) EVM 與輸入電源的連接情況，可能需要額外的輸入大容量電容器。

3.2 估計電路面積

該電路設(shè)計中使用的組件的估計印刷電路板面積為 (0.72in^{2})，此面積不包括測試點或連接器。

四、原理圖和物料清單

4.1 原理圖

TPS54233EVM - 373 的原理圖如圖 4 - 1 所示。

4.2 物料清單

需要注意的是，這些組件對靜電敏感，應(yīng)采取靜電防護(hù)措施；組件必須清潔，無助焊劑和所有污染物；組件必須符合 IPC - A - 610 2 級工藝標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)有星號（'**'）的參考編號組件不能替換，其他組件可以用等效制造商的組件替換。

五、修訂歷史

從 2008 年 11 月的版本到 2021 年 10 月的版本，主要更新了文檔中表格、圖形和交叉引用的編號格式，以及用戶指南的標(biāo)題。

通過以上對 TPS54233 降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊的詳細(xì)介紹，相信大家對這款產(chǎn)品有了更深入的了解。在實際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)其性能特點和規(guī)格要求，合理選擇和使用該模塊，以滿足不同的電源管理需求。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。