TPS54327降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊使用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，降壓轉(zhuǎn)換器是一種常見(jiàn)且關(guān)鍵的元件，它能將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的穩(wěn)定輸出電壓，滿足不同電子設(shè)備的供電需求。德州儀器（Texas Instruments）的TPS54327降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊（TPS54327EVM - 686）就是這樣一款值得關(guān)注的產(chǎn)品。下面將詳細(xì)介紹該評(píng)估模塊的相關(guān)信息。

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一、TPS54327簡(jiǎn)介

TPS54327是一款單路、自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間、D - CAP2?模式的同步降壓轉(zhuǎn)換器，僅需極少的外部元件。其D - CAP2?控制電路針對(duì)低等效串聯(lián)電阻（ESR）輸出電容器（如POSCAP、SP - CAP或陶瓷類型）進(jìn)行了優(yōu)化，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)且無(wú)需外部補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)。內(nèi)部設(shè)定的開關(guān)頻率標(biāo)稱值為700 kHz，并且在TPS54327封裝內(nèi)集成了高端和低端開關(guān)MOSFET以及柵極驅(qū)動(dòng)電路。MOSFET較低的漏源導(dǎo)通電阻使得TPS54327能夠?qū)崿F(xiàn)高效率，并有助于在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。該轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于從4.5 V至18 V的輸入電壓源提供高達(dá)3 A的輸出，輸出電壓范圍為0.76 V至7 V。

二、評(píng)估模塊性能規(guī)格

1. 輸入輸出范圍

TPS54327EVM - 686評(píng)估模塊的輸入電壓范圍為4.5 V至18 V，輸出電流范圍為0 A至3 A，能夠提供1.05 V、3 A的輸出。

2. 具體性能參數(shù)

三、模塊修改

1. 輸出電壓設(shè)定點(diǎn)

若要改變?cè)u(píng)估模塊的輸出電壓，需要改變電阻R1的值。對(duì)于0.76 V至7.0 V的輸出電壓，可使用公式 (V_{O}=0.765×(1 + frac{R1}{R2})) 計(jì)算R1的值。表3 - 1列出了一些常見(jiàn)輸出電壓對(duì)應(yīng)的R1值。對(duì)于1.8 V及以上的較高輸出電壓，可能需要一個(gè)前饋電容（C4）來(lái)改善相位裕度，印刷電路板上提供了該元件（C4）的焊盤。

2. 輸出濾波器和閉環(huán)響應(yīng)

TPS54327依靠輸出濾波器特性來(lái)確保控制環(huán)路的穩(wěn)定性。表3 - 1給出了常見(jiàn)輸出電壓推薦的輸出濾波器組件。其他輸出濾波器組件值也可能提供可接受的閉環(huán)特性。R3和TP4方便用于斷開控制環(huán)路并測(cè)量閉環(huán)響應(yīng)。

四、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果

1. 輸入/輸出連接

TPS54327EVM - 686提供了輸入/輸出連接器和測(cè)試點(diǎn)。必須通過(guò)一對(duì)20 AWG電線將能夠提供2 A的電源連接到J1，負(fù)載通過(guò)一對(duì)20 AWG電線連接到J2，最大負(fù)載電流能力為3 A。應(yīng)盡量減小電線長(zhǎng)度以減少電線中的損耗。測(cè)試點(diǎn)TP1用于監(jiān)測(cè) (V_{IN}) 輸入電壓，TP2作為方便的接地參考；TP8用于監(jiān)測(cè)輸出電壓，TP9作為接地參考。

2. 啟動(dòng)程序

• 確保JP1（使能控制）處的跳線從EN設(shè)置到OFF。
• 將適當(dāng)?shù)?(V{IN}) 電壓施加到J1處的 (V{IN}) 和PGND端子。
• 將JP1（使能控制）處的跳線移至覆蓋EN和ON，評(píng)估模塊將使能輸出電壓。

  3. 效率

  在環(huán)境溫度為25°C時(shí)，圖4 - 1展示了TPS54327EVM - 686的效率曲線，圖4 - 2展示了輕載時(shí)的效率曲線。

  4. 負(fù)載調(diào)整率

  圖4 - 3和圖4 - 4分別展示了 (V{IN}=5 V) 和 (V{IN}=12 V) 時(shí)的負(fù)載調(diào)整率曲線。

  5. 線性調(diào)整率

  圖4 - 5展示了TPS54327EVM - 686的線性調(diào)整率曲線。

  6. 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

  圖4 - 6展示了TPS54327EVM - 686對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)，電流階躍從0.75 A到2.25 A。

  7. 輸出電壓紋波和輸入電壓紋波

  圖4 - 7和圖4 - 8分別展示了輸出電流為額定滿載3 A時(shí)的輸出電壓紋波和輸入電壓紋波。

  8. 啟動(dòng)

  圖4 - 9和圖4 - 10分別展示了TPS54327EVM - 686相對(duì)于 (V_{IN}) 和使能（EN）的啟動(dòng)波形。

五、電路板布局

1. 布局特點(diǎn)

TPS54327EVM - 686的電路板布局通過(guò)圖5 - 1至圖5 - 4展示。頂層包含 (V{IN})、(V{O}) 和接地的主要電源走線，還有TPS54327引腳的連接以及大面積的接地填充。許多信號(hào)走線也位于頂層，輸入去耦電容器盡可能靠近IC放置。輸入和輸出連接器、測(cè)試點(diǎn)以及所有組件都位于頂層。頂層提供了一個(gè)模擬接地（GND）區(qū)域，模擬接地（GND）和電源接地（PGND）在頂層靠近C6的單點(diǎn)連接。底層主要是電源接地，但也有將 (V{IN}) 連接到使能跳線的走線、將VREG5連接到TP5的走線以及從 (V{OUT}) 到電壓設(shè)定點(diǎn)分壓網(wǎng)絡(luò)的反饋?zhàn)呔€。

六、原理圖、物料清單和參考資料

1. 原理圖

圖6 - 1為TPS54327EVM - 686的原理圖。

2. 物料清單

表6 - 1詳細(xì)列出了評(píng)估模塊的物料清單，包括元件的參考編號(hào)、數(shù)量、值、描述、尺寸、部件編號(hào)和制造商等信息。

3. 參考資料

可參考TPS54327單同步轉(zhuǎn)換器（集成高端和低端MOS FET）的數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVSAG1）獲取更多信息。

七、修訂歷史

從2010年11月的版本到2021年10月的版本，文檔更新了表格、圖形和交叉引用的編號(hào)格式，并更新了用戶指南的標(biāo)題。

在實(shí)際的電子設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，結(jié)合這些性能參數(shù)和測(cè)試結(jié)果，合理使用TPS54327EVM - 686評(píng)估模塊。大家在使用過(guò)程中有沒(méi)有遇到過(guò)類似評(píng)估模塊的特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。