TPS54260EVM - 597評(píng)估模塊：高性能電源解決方案解析

在電子工程師的日常工作中，一款高效、穩(wěn)定的電源轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊尤為重要。今天我就帶大家深入了解 Texas Instruments 推出的 TPS54260EVM - 597 2.5 - A, SWIFT? 調(diào)節(jié)器評(píng)估模塊。

文件下載：TPS54260EVM-597.pdf

一、TPS54260EVM - 597 概述

1. 模塊背景

TPS54260 直流 - 直流轉(zhuǎn)換器能夠在 3.5 V 至 60 V 的輸入電壓源下提供高達(dá) 2.5 A 的輸出。該評(píng)估模塊專為展示使用 TPS54260 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)時(shí)所需的小尺寸印刷電路板面積而打造。其開關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為標(biāo)稱 500 kHz，高端 MOSFET 與柵極驅(qū)動(dòng)電路集成在 TPS54260 封裝內(nèi)。MOSFET 的低漏源導(dǎo)通電阻使 TPS54260 能實(shí)現(xiàn)高效率，并有助于在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。補(bǔ)償組件位于集成電路外部，外部分壓器可實(shí)現(xiàn)輸出電壓的可調(diào)。此外，TPS54260 還提供可調(diào)的軟啟動(dòng)和欠壓鎖定輸入。

2. 性能規(guī)格總結(jié)

3. 模塊修改

輸出電壓設(shè)定點(diǎn)

可以通過改變電阻 (R6) 的值來調(diào)整評(píng)估模塊的輸出電壓。計(jì)算公式為 (R{6}=10 k Omega × frac{(V_{OUT } - 0.8 V)}{0.8 V}) 。不過需要注意，改變輸出電壓可能會(huì)影響環(huán)路響應(yīng)，可能需要修改補(bǔ)償組件。

工作頻率、軟啟動(dòng)和欠壓鎖定

工作頻率由 (R_3) 設(shè)置，軟啟動(dòng)時(shí)間由 (C_4) 設(shè)置，電阻分壓器 (R_1) 和 (R_2) 設(shè)置欠壓鎖定的啟動(dòng)和停止電壓。具體調(diào)整參數(shù)可參考 TPS54260 數(shù)據(jù)手冊(cè)。

二、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果

1. 輸入/輸出連接

在使用 TPS54260EVM - 597 時(shí)，需要將能夠提供 1.5 A 的電源通過一對(duì) 20 AWG 電線連接到 J1，負(fù)載通過同樣規(guī)格的電線連接到 J2，最大負(fù)載電流能力為 2.5 A。同時(shí)要盡量減小電線長度，以減少線路損耗。測(cè)試點(diǎn) TP1 用于監(jiān)測(cè)輸入電壓 (V_{IN})，TP2 作為接地參考；TP9 用于監(jiān)測(cè)輸出電壓，TP10 作為接地參考。

2. 效率

該評(píng)估模塊在 (V_{IN}) = 12 V 且負(fù)載電流約為 0.8 A 時(shí)效率達(dá)到峰值，隨后隨著負(fù)載電流接近滿載而降低。在較高環(huán)境溫度下，由于內(nèi)部 MOSFET 漏源電阻的溫度變化，效率可能會(huì)降低。

3. 輸出電壓調(diào)節(jié)

負(fù)載調(diào)節(jié)

其負(fù)載調(diào)節(jié)性能在圖中清晰展示，測(cè)量環(huán)境溫度為 25°C。從圖中可以看出，在不同輸出電流下，輸出電壓的偏差情況。大家思考一下，這種負(fù)載調(diào)節(jié)特性對(duì)于實(shí)際電路設(shè)計(jì)有哪些重要意義呢？

線性調(diào)節(jié)

線性調(diào)節(jié)反映了在不同輸入電壓下輸出電壓的穩(wěn)定性。TPS54260EVM - 597 的線性調(diào)節(jié)曲線展示了在輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的偏差情況。

4. 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

當(dāng)負(fù)載電流從 1.5 A 躍變到 2.5 A 時(shí)，輸出電壓會(huì)有一定的變化和恢復(fù)過程。了解這種瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)于設(shè)計(jì)需要應(yīng)對(duì)負(fù)載突變的電路至關(guān)重要。大家在實(shí)際應(yīng)用中如何根據(jù)這種瞬態(tài)響應(yīng)來優(yōu)化電路設(shè)計(jì)呢？

5. 環(huán)路特性

環(huán)路響應(yīng)特性通過增益和相位圖展示，這對(duì)于分析電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能非常關(guān)鍵。

6. 輸出和輸入電壓紋波

輸出電壓紋波直接影響到電源的質(zhì)量，該評(píng)估模塊在額定滿載 2.5 A 和 (V_{IN}) = 12 V 時(shí)，輸出電壓紋波可控制在一定范圍內(nèi)。輸入電壓紋波同樣需要關(guān)注，它反映了電源輸入的穩(wěn)定性。

7. 上電過程

啟動(dòng)波形展示了相對(duì)于輸入電壓 (V_{IN}) 上升時(shí)的啟動(dòng)過程。當(dāng)輸入電壓達(dá)到欠壓鎖定閾值時(shí)，啟動(dòng)序列開始，輸出電壓以外部設(shè)定的速率向設(shè)定的 3.3 V 值上升。

8. 工作模式

連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）

當(dāng)輸出電流大于電感電流峰 - 峰值的一半時(shí)，電路工作在 CCM 模式。在這種模式下，輸出電壓、PH 節(jié)點(diǎn)電壓和電感電流具有特定的波形特征。

不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）

當(dāng)標(biāo)稱輸出電流低于 0.337 A 時(shí)，電路進(jìn)入 DCM 模式。DCM 模式下的波形與 CCM 模式有所不同。

Eco - mode? 操作

在輕負(fù)載電流時(shí)，TPS54260 會(huì)以脈沖跳躍的 Eco - mode? 模式運(yùn)行，當(dāng) COMP 引腳電壓降至典型值 500 mA 時(shí)，設(shè)備進(jìn)入該模式。

三、電路板布局

1. 布局特點(diǎn)

TPS54260EVM - 597 的頂層和底層采用 2 - oz 銅。頂層包含 (V{IN})、(V{OUT}) 和 VPHASE 的主要電源走線，以及 TPS54260 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(hào)走線。通過在電路板周圍設(shè)置多個(gè)過孔，包括 TPS54260 器件正下方的六個(gè)過孔，將頂層和底層以及內(nèi)部接地走線連接起來，為散熱提供了良好的路徑。輸入去耦電容器和自舉電容器都盡可能靠近集成電路放置，電壓設(shè)定點(diǎn)電阻分壓器組件也靠近集成電路。

2. 估計(jì)電路面積

該設(shè)計(jì)中使用的組件估計(jì)印刷電路板面積為 (0.72 in)，此面積不包括測(cè)試點(diǎn)或連接器。

四、原理圖和物料清單

1. 原理圖

詳細(xì)的原理圖展示了 TPS54260EVM - 597 的電路連接和組成，為工程師進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)參考提供了重要依據(jù)。

2. 物料清單

物料清單詳細(xì)列出了評(píng)估模塊所使用的每個(gè)組件的數(shù)量、參考編號(hào)、值、描述、尺寸、部件編號(hào)和制造商等信息，這對(duì)于進(jìn)行物料采購和電路組裝非常有幫助。

總的來說，TPS54260EVM - 597 評(píng)估模塊是一款功能強(qiáng)大、性能出色的電源解決方案評(píng)估工具。電子工程師們可以根據(jù)實(shí)際需求和測(cè)試結(jié)果，靈活運(yùn)用該模塊進(jìn)行電源電路的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。大家在實(shí)際使用過程中有沒有遇到過什么問題或者有獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。