TPS54295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)換為較低的輸出電壓，以滿足不同電子設(shè)備的供電需求。今天，我們就來(lái)深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的TPS54295降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊（TPS54295EVM）。

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一、TPS54295簡(jiǎn)介

TPS54295是一款雙路、自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間、D - CAP2?模式的同步降壓轉(zhuǎn)換器。它具有以下顯著特點(diǎn)：

• 外部元件少：僅需少量外部元件即可工作，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
• D - CAP2?控制電路：針對(duì)低等效串聯(lián)電阻（ESR）的輸出電容（如POSCAP、SP - CAP或陶瓷電容）進(jìn)行了優(yōu)化，無(wú)需外部補(bǔ)償就能實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)。
• 內(nèi)部設(shè)定開(kāi)關(guān)頻率：開(kāi)關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為標(biāo)稱700kHz，保證了穩(wěn)定的工作頻率。
• 集成MOSFET：將高端和低端開(kāi)關(guān)MOSFET以及柵極驅(qū)動(dòng)電路集成在芯片封裝內(nèi)，低導(dǎo)通電阻有助于實(shí)現(xiàn)高效率，并在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。
• Eco - mode?操作：具備自動(dòng)跳過(guò)的Eco - mode?操作模式，可提高輕載效率。

該轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于從4.5V至18V的輸入電壓源提供高達(dá)2×2A的輸出，輸出電壓范圍為0.76V至7V。

二、評(píng)估模塊性能規(guī)格

三、模塊修改

3.1 輸出電壓設(shè)定點(diǎn)

若要改變?cè)u(píng)估模塊的輸出電壓，需更改反饋分壓器的上拉電阻R1或R3的值。可參考圖5 - 1中的頂層組件來(lái)定位靠近輸出連接器的電阻。通過(guò)以下公式可計(jì)算特定輸出電壓下R1或R3的值： [V{OUT 1}=0.765 V timesleft(1+frac{R 1}{R 2}right) ; V{OUT 2}=0.765 V timesleft(1+frac{R 3}{R 4}right)] 表3 - 1列出了一些常見(jiàn)輸出電壓對(duì)應(yīng)的R1或R3值。對(duì)于1.8V及以上的輸出電壓，可能需要一個(gè)前饋電容（C21或C20）來(lái)改善相位裕度，印刷電路板上提供了該組件的焊盤。

3.2 輸出濾波器和閉環(huán)響應(yīng)

TPS54295依靠輸出濾波器特性來(lái)確?？刂骗h(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。R11和R12方便用于斷開(kāi)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

4.1 輸入/輸出連接

TPS54295EVM配備了輸入/輸出連接器和測(cè)試點(diǎn)，具體連接和測(cè)試點(diǎn)信息見(jiàn)表4 - 1。需使用能夠提供4A電流的電源通過(guò)一對(duì)20AWG電線連接到J1，負(fù)載通過(guò)一對(duì)20AWG電線連接到J3和/或J2，最大負(fù)載電流能力為2×2A。為減少電線損耗，應(yīng)盡量縮短電線長(zhǎng)度。測(cè)試點(diǎn)TP1用于監(jiān)測(cè)輸入電壓（(V_{IN})），TP7提供方便的接地參考；TP4和TP3用于監(jiān)測(cè)輸出電壓，TP5和TP6作為接地參考。

4.2 啟動(dòng)程序

1. 確保J4和/或J5（使能控制）的跳線設(shè)置為從ENx到off。
2. 將適當(dāng)?shù)?(V{IN}) 電壓施加到J1的 (V{IN}) 和PGND端子。
3. 將J4和/或J5（使能控制）的跳線移動(dòng)到覆蓋ENx和on，評(píng)估模塊將啟用相應(yīng)的輸出電壓。

4.3 效率

分別給出了轉(zhuǎn)換器1和轉(zhuǎn)換器2在環(huán)境溫度為25°C時(shí)的效率曲線（圖4 - 1和圖4 - 2），有助于我們了解不同輸入電壓和輸出電流下的效率情況。

4.4 負(fù)載調(diào)整率

圖4 - 3和圖4 - 4分別展示了轉(zhuǎn)換器1和轉(zhuǎn)換器2的負(fù)載調(diào)整率。轉(zhuǎn)換器1的負(fù)載調(diào)整率獨(dú)立于轉(zhuǎn)換器2的負(fù)載，而轉(zhuǎn)換器2在5V輸入電壓時(shí)，其輸出電壓對(duì)轉(zhuǎn)換器1的負(fù)載有一定依賴性。

4.5 線路調(diào)整率

圖4 - 5和圖4 - 6分別顯示了轉(zhuǎn)換器1和轉(zhuǎn)換器2的線路調(diào)整率。轉(zhuǎn)換器1在整個(gè)線路和負(fù)載范圍內(nèi)精度在1%以內(nèi)；轉(zhuǎn)換器2在輸入電壓高于7V時(shí)，輸出電壓精度在1%以內(nèi)，低于7V時(shí)仍在5%以內(nèi)。

4.6 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

圖4 - 7和圖4 - 8分別展示了轉(zhuǎn)換器1和轉(zhuǎn)換器2對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)，給出了電流階躍變化時(shí)的電壓峰 - 峰變化情況。

4.7 輸出電壓紋波

分別給出了轉(zhuǎn)換器1和轉(zhuǎn)換器2在額定滿載、Eco - mode?啟動(dòng)和無(wú)負(fù)載時(shí)的輸出電壓紋波情況（圖4 - 9至圖4 - 14），幫助我們了解不同工作狀態(tài)下的輸出電壓穩(wěn)定性。

4.8 輸入電壓紋波

圖4 - 15展示了TPS54295EVM的輸入電壓紋波，輸出電流為額定滿載電流2A。

4.9 啟動(dòng)和關(guān)閉

分別給出了轉(zhuǎn)換器1和轉(zhuǎn)換器2相對(duì)于 (V_{IN}) 和使能信號(hào)（EN1、EN2）的啟動(dòng)和關(guān)閉波形（圖4 - 16至圖4 - 23），有助于我們了解模塊的啟動(dòng)和關(guān)閉特性。

五、電路板布局

TPS54295EVM的電路板布局包括頂層、內(nèi)部層和底層，如圖5 - 1至圖5 - 6所示。頂層包含 (V{IN}) 和 (V{OUTx}) 的主電源走線，以及TPS54295引腳的連接和大面積的接地。輸入去耦電容盡可能靠近IC放置，輸入和輸出連接器、測(cè)試點(diǎn)和所有組裝組件都位于頂層。頂層還提供了模擬接地（GND）區(qū)域，模擬接地和電源接地在頂層靠近IC的單點(diǎn)連接。其他層主要是電源接地，底層有一些用于連接SSx和ENx測(cè)試點(diǎn)的走線。

六、原理圖、物料清單和參考資料

6.1 原理圖

圖6 - 1為TPS54295EVM的原理圖，展示了電路的詳細(xì)連接和元件布局。

6.2 物料清單

表6 - 1列出了評(píng)估模塊的物料清單，包括元件的數(shù)量、參考編號(hào)、值、描述、尺寸、零件編號(hào)和制造商等信息。當(dāng)輸出電壓設(shè)置高于4V時(shí)，C14 - C19必須更換為具有更高電壓額定值的電容器。

6.3 參考資料

可參考德州儀器的TPS54295數(shù)據(jù)手冊(cè)，獲取更詳細(xì)的產(chǎn)品信息。

總的來(lái)說(shuō)，TPS54295EVM評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)方便的平臺(tái)來(lái)測(cè)試和評(píng)估TPS54295降壓轉(zhuǎn)換器的性能。通過(guò)對(duì)其性能規(guī)格、修改方法、測(cè)試設(shè)置和結(jié)果等方面的了解，工程師可以更好地將該轉(zhuǎn)換器應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。大家在使用過(guò)程中是否遇到過(guò)類似模塊的一些特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。