Texas Instruments TPS546D24SEVM-2PH转换器评估模块 (EVM) 是一款具有两个TPS546D24S器件，可提供单个0.8V输出的两相降压式转换器。TPS546D24A器件是一款具有PMBus接口的可堆叠同步降压转换器，可由标称2.95V至16V的输入电源供电。该器件允许通过PMBus® 接口进行编程和监测，并具有用户可配置的写入锁定功能，可提高安全性。Texas Instruments TPS546D24SEVM-2PH设计用于演示TPS546D24S在两相低输出电压应用中的堆叠运行情况，同时提供多个测试点来评估器件的性能。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS546D24SEVM-2PH转换器评估模块数据手册.pdf

特性

• 输出电压可通过PMBus接口调整和微调
  • 可通过PMBus接口实现可编程UVLO、软启动和使能
  • 可通过PmBus接口编程过电流警告和故障限制以及对故障的响应
  • 可通过PmBus接口编程过电压和欠电压警告、故障限制以及对故障的响应
  • 可编程导通和关断延迟
• 调节到0.8V输出，最高可达80ADC稳态输出电流
• 用于探测关键波形的便捷测试点

板布局

德州仪器TPS546D24SEVM-2PH评估模块技术解析与应用指南

1. 产品概述

TPS546D24SEVM-2PH是德州仪器(TI)推出的一款双相降压转换器评估模块，采用两个TPS546D24S器件构建。该模块专为高性能电源系统设计，具有以下核心特性：

• ‌输入电压范围‌：2.95V至16V（标称12V总线）
• ‌输出电压‌：可调节的0.8V（默认配置）
• ‌输出电流‌：最高80A稳态电流
• ‌PMBus接口‌：支持编程和监控功能
• ‌双相架构‌：实现电流均流和更高的功率密度

2. 关键电气性能参数

根据数据手册提供的测试条件（室温20-25°C，VIN=12V），模块的主要电气性能如下：

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
‌输入特性‌
输入电压范围	-	5	12	16	V
满载输入电流	IOUT=80A	-	6.4	-	A
空载输入电流	开关使能	-	130	-	mA
‌输出特性‌
输出电压	-	-	0.8	-	V
输出电流	-	0	-	80	A
负载调整率	IOUT=0A至80A	-	0.1%	-	-
线路调整率	VIN=5V至16V	-	0.1%	-	-
输出纹波	IOUT=80A	-	-	5	mVpp
‌系统特性‌
开关频率	由MSEL1编程	-	550	-	kHz
满载效率	IOUT=80A	-	84.8%	-	-
环路带宽	-	-	30.3	-	kHz
相位裕度	IOUT=40A	-	93.5	-	°

3. 硬件设计与配置

3.1 模块架构

评估模块采用双相降压架构，两个TPS546D24S器件分别配置为：

• ‌U1_P1‌：堆栈控制器（负责PMBus通信和系统控制）
• ‌U1_P2‌：堆栈跟随器（与控制器同步工作）

两相之间通过VSHARE信号实现电流共享，输出电流在两器件间均匀分配。

3.2 重要硬件组件

1. ‌功率电感‌：L1和L2采用屏蔽式铁氧体电感，额定值150nH/55A
2. ‌输入/输出电容‌：
   • 输入：多颗47μF/10V X7R陶瓷电容并联
   • 输出：470μF/6.3V钽聚合物电容
3. ‌接口与连接器‌：
   • PMBus接口（J2）：用于配置和监控
   • 电源输入（T1/T2）：支持12V主输入
   • 输出电压测量点（TP22/TP25）

3.3 配置选项

模块提供多种硬件配置方式：

• ‌工作模式选择‌：
  • 通过MSEL2引脚配置单相或双相工作
  • 默认双相工作，可通过修改电阻R18_P1改为单相
• ‌输入电源配置‌：
  • 单电源输入（默认）：AVIN与PVIN短接
  • 分离电源输入：支持3.3V PVIN与更高电压AVIN的组合
• ‌VDD5供电选择‌：
  • 内部LDO（默认）
  • 外部5.1V LDO（U2）过驱模式，可降低内部功耗

4. 软件配置与PMBus接口

4.1 Fusion GUI软件

TI提供Fusion Digital Power Designer GUI用于配置和监控模块，主要功能包括：

• 实时监测输入/输出电压、电流、温度等参数
• 配置输出电压调整、裕量设置
• 设置过流、过温保护阈值
• 控制软启动时间和开关频率

4.2 关键PMBus命令

1. ‌ON_OFF_CONFIG‌：
   • 控制转换器启用方式（仅控制引脚、PMBus命令或两者）
   • 默认配置为"仅控制引脚"(EN/UVLO引脚控制)
2. ‌VOUT_COMMAND‌：
   • 设置输出电压，默认800mV（由VSEL引脚配置）
3. ‌FREQUENCY_SWITCH‌：
   • 配置开关频率，默认550kHz（由MSEL1引脚配置）
4. ‌TON_RISE‌：
   • 设置软启动时间，默认3ms（由MSEL2引脚配置）

5. 测试与性能评估

5.1 测试设置建议

1. ‌测试设备‌：
   • 输入电源：0-20V可调DC源，至少16A能力
   • 电子负载：至少80A能力
   • 示波器：建议使用tip-and-barrel测量法
2. ‌连接建议‌：
   • 输入线径：AWG #12，总长<2英尺
   • 输出线径：AWG #10，总长<2英尺

5.2 典型性能曲线

1. ‌效率曲线‌：
   • 12V输入时，满载效率达84.8%
   • 效率测量点建议使用TP13/TP16和TP26/TP30，以排除PCB铜损影响
2. ‌负载/线路调整率‌：
   • 负载调整率：±0.1%（0-80A）
   • 线路调整率：±0.1%（5-16V输入）
3. ‌瞬态响应‌：
   • 20A至60A阶跃（1A/μs）时，输出电压下冲<70mV
4. ‌热性能‌：
   • 80A负载连续工作10分钟后，外壳温度约80°C
   • 建议在高负载时增加强制风冷

6. 应用场景

TPS546D24SEVM-2PH适用于多种高性能电源应用：

1. ‌服务器/存储系统‌：
   • 为CPU/GPU核心供电
   • 高密度电源解决方案
2. ‌无线基础设施‌：
   • 基站射频单元供电
   • 支持PMBus的智能电源系统
3. ‌网络设备‌：
   • 路由器和交换机的ASIC供电
   • 需要高精度电压调节的应用
4. ‌测试测量设备‌：
   • 作为可编程电源使用
   • 验证电源管理算法

7. 设计注意事项

1. ‌布局建议‌：
   • 保持功率路径短而宽
   • 高频开关节点远离敏感信号
2. ‌热管理‌：
   • 模块热阻RθJA=16.2°C/W
   • 高负载时建议增加散热措施
3. ‌安全警告‌：
   • 模块工作时可能变热，避免直接接触
   • 不要无人值守时保持供电
   • 注意底部裸露的电压和尖锐边缘