TPS548B22 SWIFT? 降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊使用指南

在電子工程師的日常工作中，評(píng)估模塊是驗(yàn)證和測(cè)試新設(shè)備性能的重要工具。今天，我們就來(lái)詳細(xì)了解一下德州儀器（Texas Instruments）的 TPS548B22 SWIFT? 降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊（EVM）。

文件下載：TPS548B22EVM-847.pdf

一、評(píng)估模塊簡(jiǎn)介

PWR847EVM 評(píng)估模塊采用了 TPS548B22 器件，這是一款高度集成的同步降壓轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)用于提供高達(dá) 25A 的電流輸出。該評(píng)估模塊專為典型的低壓應(yīng)用而設(shè)計(jì)，可作為單輸出 DC - DC 轉(zhuǎn)換器，同時(shí)提供多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，方便評(píng)估其性能。它使用標(biāo)稱 12V 的輸入總線，可在高達(dá) 25A 的負(fù)載電流下產(chǎn)生穩(wěn)定的 1V 輸出。

典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 企業(yè)存儲(chǔ)領(lǐng)域：如企業(yè)存儲(chǔ)設(shè)備、SSD、NAS 等。
• 通信基礎(chǔ)設(shè)施：包括無(wú)線和有線通信基礎(chǔ)設(shè)施。
• 工業(yè)應(yīng)用：工業(yè) PC、自動(dòng)化設(shè)備、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）、可編程邏輯控制器（PLC）以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。
• 企業(yè)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：企業(yè)服務(wù)器、交換機(jī)、路由器等。
• 集成電路供電：為 ASIC、SoC、FPGA、DSP 核心及 I/O 軌提供電源。

EVM 特性

• 穩(wěn)定輸出：可提供穩(wěn)定的 1V 輸出，最大穩(wěn)態(tài)輸出電流可達(dá) 25A。
• 測(cè)試便利：配備方便的測(cè)試點(diǎn)，便于探測(cè)關(guān)鍵波形。

二、電氣性能規(guī)格

輸入特性

• 電壓范圍：輸入電壓范圍為 5V 至 14V（VIN 連接到 VDD）。
• 最大輸入電流：當(dāng) VIN = 12V，輸出電流 IO = 25A 時(shí)，最大輸入電流為 12A。
• 無(wú)負(fù)載輸入電流：VIN = 12V，IO = 0A 時(shí)，無(wú)負(fù)載輸入電流為 60mA。

輸出特性

• 輸出電壓：當(dāng)輸出電流為 10A 時(shí)，輸出電壓 VOUT 為 1V。
• 輸出負(fù)載電流：輸出負(fù)載電流范圍為 0A 至 25A。
• 電壓調(diào)節(jié)：線路調(diào)節(jié)（輸入電壓從 5V 到 14V）和負(fù)載調(diào)節(jié)（輸出電流從 0A 到最大輸出電流）均為 0.5%。
• 輸出電壓紋波：VIN = 12V，IOUT = 25A 時(shí)，輸出電壓紋波為 10mVPP。
• 輸出過(guò)流：輸出過(guò)流保護(hù)值為 32A。

系統(tǒng)特性

• 開關(guān)頻率：開關(guān)頻率 FSW 為 650kHz。
• 峰值效率：VIN = 12V，IO = 12A，F(xiàn)SW = 650kHz 時(shí)，峰值效率為 90%。
• 工作溫度：工作溫度范圍為 0°C 至 85°C。

三、測(cè)試設(shè)備要求

電壓源

輸入電壓源 VIN 必須是 0V 至 18V 的可變直流電源，且能夠提供至少 12A 的直流電流。同時(shí)，外部電壓源的輸出阻抗必須遠(yuǎn)小于 100kΩ。

萬(wàn)用表

建議使用兩個(gè)獨(dú)立的萬(wàn)用表，一個(gè)用于測(cè)量輸入電壓 VIN，另一個(gè)用于測(cè)量輸出電壓 VOUT。

輸出負(fù)載

推薦使用可變電子負(fù)載進(jìn)行測(cè)試，該負(fù)載必須能夠在低至 0.6V 的電壓下提供 25A 的電流。

示波器

建議使用示波器測(cè)量輸出噪聲和紋波。輸出紋波必須使用尖端 - 桶形方法或更好的方法進(jìn)行測(cè)量，示波器應(yīng)調(diào)整到 20MHz 帶寬，交流耦合，50mV/ 格，時(shí)間基準(zhǔn)設(shè)置為 1μs/ 格。

風(fēng)扇

在高負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，可能需要使用小風(fēng)扇對(duì) EVM 進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，以確保 EVM 上的器件溫度保持在 105°C 以下。

推薦線規(guī)

為了使負(fù)載處的工作電壓保持在其工作范圍內(nèi)，負(fù)載線的電壓降必須盡可能低。建議使用 AWG 14 線（VOUT 正極和負(fù)極各使用 2 根并聯(lián)），EVM 與負(fù)載之間的線長(zhǎng)不超過(guò) 1.98 英尺，這樣在最大 25A 負(fù)載下的電壓降不超過(guò) 0.2V。

四、測(cè)試點(diǎn)、跳線和開關(guān)

評(píng)估模塊上有多個(gè)測(cè)試點(diǎn)、跳線和開關(guān)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)都有其特定的功能，例如：

• TP5：用于測(cè)量電源開關(guān)節(jié)點(diǎn)。
• TP7：用于測(cè)量環(huán)路穩(wěn)定性。
• JP4：2 針跳線，用于將控制引腳短路到 GND。

詳細(xì)的測(cè)試點(diǎn)功能可參考文檔中的 Table 7 - 1。

五、測(cè)試程序

線路和負(fù)載調(diào)節(jié)測(cè)量程序

1. 將 VOUT 連接到 J3，VOUT_GND 連接到 J5。
2. 確保電子負(fù)載設(shè)置為 0A。
3. 在施加 VIN 之前，確保 EVM 上提供的跳線在 J4 上短路。
4. 將 VIN 連接到 J1，VIN_GND 連接到 J2。
5. 使用數(shù)字萬(wàn)用表將 VIN 從 0V 增加到 12V。
6. 移除 J4 上的跳線以啟用控制器。
7. 使用另一個(gè)數(shù)字萬(wàn)用表或示波器在 TP2 和 TP10 處測(cè)量輸出電壓 VOUT。
8. 將負(fù)載從 0A 變化到最大額定輸出 25A，VOUT 必須保持在 Table 3 - 1 定義的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。
9. 將 VIN 從 5V 變化到 14V，VOUT 必須保持在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。
10. 將負(fù)載減小到 0A。
11. 將跳線放回 J4 以禁用轉(zhuǎn)換器。
12. 將 VIN 減小到 0V 或關(guān)閉電源。

效率測(cè)量

為了測(cè)量 EVM 上功率級(jí)的效率，必須在正確的位置測(cè)量電壓。因?yàn)榉駝t測(cè)量結(jié)果會(huì)包含與功率級(jí)本身無(wú)關(guān)的效率損失，如銅跡線和輸入輸出連接器中的電壓降所產(chǎn)生的損失不應(yīng)包含在效率測(cè)量中。具體的測(cè)試點(diǎn)可參考 Table 8 - 2。

設(shè)備關(guān)機(jī)

1. 將負(fù)載電流減小到 0A。
2. 將輸入電壓減小到 0V。
3. 如果使用了外部風(fēng)扇，關(guān)閉風(fēng)扇。
4. 關(guān)閉設(shè)備。

六、性能數(shù)據(jù)和典型特性曲線

文檔中提供了一系列典型性能曲線，包括效率、功率損耗、負(fù)載調(diào)節(jié)、瞬態(tài)響應(yīng)、輸出紋波、控制開啟和關(guān)閉以及熱成像等方面。這些曲線直觀地展示了評(píng)估模塊在不同條件下的性能表現(xiàn)，對(duì)于工程師了解和評(píng)估模塊的性能非常有幫助。

七、EVM 組裝圖和 PCB 布局

文檔中展示了 PWR - 847EVM 印刷電路板（PCB）的設(shè)計(jì)，包括頂層組裝圖、頂層阻焊層、頂層、內(nèi)層和底層等各個(gè)層面的布局。該評(píng)估模塊的所有層均采用 2oz 銅鍍層。

八、材料清單

詳細(xì)列出了評(píng)估模塊所使用的各種組件，包括電容、電阻、電感、連接器、測(cè)試點(diǎn)等，每個(gè)組件都有其對(duì)應(yīng)的型號(hào)、數(shù)量、值、制造商、描述和封裝等信息。這對(duì)于工程師進(jìn)行采購(gòu)和了解模塊的組成非常重要。

總結(jié)

TPS548B22 SWIFT? 降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)方便的平臺(tái)，用于評(píng)估 TPS548B22 器件在實(shí)際應(yīng)用中的性能。通過(guò)詳細(xì)的電氣性能規(guī)格、測(cè)試程序和性能數(shù)據(jù)，工程師可以更好地了解該模塊的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。你在使用類似評(píng)估模塊時(shí)，是否也遇到過(guò)一些特殊的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。