TPS54325 降壓轉換器評估模塊使用指南
TPS54325 降壓轉換器評估模塊使用指南
在電子設計領域，降壓轉換器是常用的電源轉換器件。德州儀器（Texas Instruments）的 TPS54325 降壓轉換器評估模塊（TPS54325EVM）為工程師提供了一個便捷的測試和開發(fā)平臺。本文將基于該模塊的用戶指南，為大家詳細介紹其相關信息。
文件下載：TPS54325EVM.pdf
一、引言
1.1 背景
| TPS54325 是一款單通道、自適應導通時間的 D - CAP2? 模式同步降壓轉換器。系統(tǒng)設計師可以利用它以低成本、低元件數量和低靜態(tài)電流的解決方案完成各種終端設備的 DC/DC 轉換器設計。其主控制回路采用 D - CAP2? 模式，針對低 ESR 輸出電容（如 POSCAP、SP - CAP、高聚合物化學電容或陶瓷電容）進行了優(yōu)化，無需外部補償組件即可提供快速瞬態(tài)響應。該轉換器設計用于從 4.5 V 至 18 V 的輸入控制電壓源（VCC）、2.0 V 至 18 V 的輸入電源電壓源（VIN）提供高達 3 A 的輸出，輸出電壓范圍為 0.76 V 至 5.5 V。評估模塊的額定輸入電壓和輸出電流范圍如下： | EVM | 輸入電壓范圍 | 輸出電流范圍 |
|---|---|---|---|
| TPS54325EVM | VIN = 5 V 至 17 V | 0 A 至 3 A |
1.2 性能規(guī)格總結
| 在輸入電壓 (V_{IN}=12V)、輸出電壓為 1.05 V（除非另有說明）、環(huán)境溫度為 25°C（除非另有說明）的條件下，TPS54325EVM 的性能規(guī)格如下： | 規(guī)格 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電壓范圍（VIN） | - | 5 | 12 | 17 | V | |
| 輸出電壓 | - | - | 1.05 | - | V | |
| 工作頻率 | VIN = 12 V，Iout1 = 1 A | - | 700 | - | kHz | |
| 輸出電流范圍 | - | 0 | - | 3 | A | |
| 過流限制 | VIN = 12 V | - | - | 4.1 | A | |
| 輸出紋波電壓 | VIN = 12 V，Iout1 = 3 A | - | - | 9 | mVp - p | |
| 效率 | VIN = 12 V，VOUT = 3.3 V，IOUT = 1.2 A | - | 91 | - | % |
1.3 修改
| 評估模塊設計用于展示 TPS54325 的功能集，也可以進行一些修改。例如，通過改變電阻 R1 和 R4 的值（R2 固定）可以改變 EVM 的輸出電壓，輸出電壓計算公式為： [V_{0}=0.765 cdotleft(1+frac{R 1+R 4}{R 2}right)] 常見輸出電壓對應的 R1、R4 值如下表所示： | 輸出電壓 (V) | R1(Ω) | R4(Ω) | R2(Ω) | C9(pF) | L1(H) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.0 | 6.8 k | 100 | 22 k | 1.5 μ | - | |
| 1.05 | 8.2 k | 220 | 22 k | 1.5 μ | - | |
| 1.2 | 12 k | 820 | 22 k | 1.5 μ | - | |
| 1.8 | 27 k | 3.0 k | 22 k | 10 - 22 | 2.2 μ | |
| 2.5 | 47 k | 3.0 k | 22 k | 10 - 22 | 2.2 μ | |
| 3.3 | 68 k | 4.7 k | 22 k | 10 - 22 | 2.2 μ | |
| 5 | 120 k | 1.2 k | 22 k | 10 - 22 | 3.3 μ |
二、測試設置與結果
2.1 測試設置
按照圖 2 - 1 所示連接測試設備和 TPS54325EVM 板，包括示波器、數字萬用表（DMM）、電子負載和電源等。
2.2 測試步驟
- 確保開關 SW1（EN）處于“OFF”位置。
- 向 VIN 和 VINGND 端子施加適當的 (V{IN}) 電壓。
- 打開 SW1（EN）以啟用 EVM 輸出電壓。
2.3 效率
圖 2 - 2 展示了 TPS54325EVM 在環(huán)境溫度為 25°C 時的效率。通過使用表 1 - 3 中的 R1 和 R4 值，可將 EVM 修改為 3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 輸出進行測試。
2.4 負載調節(jié)
圖 2 - 3 顯示了 TPS54325EVM 的負載調節(jié)情況，反映了輸出電壓隨輸出電流變化的特性。
2.5 線性調節(jié)
圖 2 - 4 展示了 TPS54325EVM 的線性調節(jié)情況，體現(xiàn)了輸出電壓隨輸入電壓變化的特性。
2.6 負載瞬態(tài)響應
圖 2 - 5 顯示了 TPS54325EVM 對負載瞬態(tài)的響應，電流階躍從 0 A 到 3 A 的最大額定負載，展示了總峰 - 峰電壓變化。
2.7 輸出電壓紋波
圖 2 - 6 展示了 TPS54325EVM 在額定滿載 3 A 輸出電流時的輸出電壓紋波情況。
2.8 輸入電壓紋波
圖 2 - 7 展示了 TPS54325EVM 在額定滿載 3 A 輸出電流時的輸入電壓紋波情況。
2.9 啟動
圖 2 - 8 展示了 TPS54325EVM 的啟動波形。
2.10 開關頻率
圖 2 - 9 展示了 TPS54325EVM 的開關頻率隨輸入電壓的變化情況。
三、電路板布局
3.1 布局
TPS54325EVM 的電路板布局如圖 3 - 1 至圖 3 - 6 所示。頂層包含 (V{IN})、(VOUT) 以及 SW1 和 SW2 節(jié)點的主要功率走線，還有 TPS54325 引腳的連接和大面積的功率地（PGND），連接到 TPS54325 的引腳 8 和 9。第一層內部層是一個分割的接地平面，包含大面積的功率地（PGND）區(qū)域和較小的信號地（GND）區(qū)域。第二層內部層包含額外的 (VIN) 走線以及從開關 SW1 到 (V{CC}) 的連接，其余部分為功率地（PGND）區(qū)域。底層包含其余的電路互連走線和信號接地平面（GND），通過引腳附近的過孔連接到 TPS54325 的引腳 5。信號地和功率地在電氣上是共通的，它們在 PCB 上的 TPS54325 引腳 5 和功率焊盤處連接在一起。輸入去耦電容和所有元件應盡可能靠近 IC 放置。
四、原理圖和物料清單
4.1 原理圖
圖 4 - 1 為 TPS54325EVM 的原理圖，展示了電路的連接方式和元件布局。
4.2 物料清單
| TPS54325EVM 的物料清單包含了各種元件的詳細信息，如電容、電阻、電感、二極管、開關、測試點和集成電路等，具體信息如下表所示： | 參考設計號 | 數量 | 描述 | 尺寸 | 制造商 | 零件編號 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C1 | 0 | 電容，NPCAP，330μF，6.3 - Vdc，14 - mΩ，20% | 6.6 x 7.2 mm | NIPPON CHEMI - CON | APXE6R3ARA331 | |
| C2 | 1 | 陶瓷電容，0.1 μF，50 V，B，10% | 0603 | TDK | C1608JB1H104K | |
| C3, C16 | 2 | 陶瓷電容，10 μF，25 V，X5R，10% | 1210 | TDK | C3225X5R1E106K | |
| …… | …… | …… | …… | …… | …… | |
| U1 | 1 | 3 - A 單同步轉換器，集成高端和低端 MOS FET | PWP14 | TI | TPS54325PWP |
綜上所述，TPS54325EVM 評估模塊為工程師提供了一個全面的測試和開發(fā)平臺，通過對其性能的測試和分析，能夠更好地了解 TPS54325 降壓轉換器的特性，為實際應用提供有力支持。大家在使用過程中，有沒有遇到過類似模塊的一些特殊問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。
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