Texas Instruments TPS54KB20EVM转换器评估模块 (EVM) 具有4V至16V输入、25A、遥感、D-CAP4™降压式转换器。TPS54KB20采用D-CAP4™控制模式实现快速瞬态响应，通过消除对输出电压水平的性能依赖，提高了易用性。该评估模块包括两种采用TPS54KB20的设计。第一种设计 (U1) 演示使用TPS54KB20稳压器在设计时可实现的小印刷电路板面积。小面积设计可安装在250mm^2^面积内。第二种设计 (U2) 演示使用TPS54KB20稳压器在设计时可实现的高效率。第二种设计还包括跳线，可用于轻松评估TPS54KB20的特性。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS54KB20EVM转换器评估模块数据手册.pdf

特性

• U1级：8V至16V输入
• U2级：4V至16V输入
• U1级：1400KHz开关频率
• U2级：800KHz开关频率
• U1和U2级：默认输出均为3.3V

板布局

TPS54KB20EVM评估模块技术解析与应用指南

一、产品概述

TPS54KB20EVM是德州仪器(TI)推出的同步降压转换器评估模块，用于评估TPS54KB20 DC/DC转换器的性能。该模块包含两个独立设计：U1小型化设计(面积仅250mm²)和U2高效率设计，均支持高达25A的输出电流。

‌核心特性‌：

• 输入电压范围：
  • U1：8V至16V
  • U2：4.5V至16V
• 默认输出电压：3.3V（可调）
• 开关频率：
  • U1：1400kHz
  • U2：800kHz（可配置）
• 峰值效率：
  • U1：94.2%（10A负载）
  • U2：96.3%（7.5A负载）

二、关键硬件设计

1. 功率转换设计

‌输入滤波网络‌：

• 采用330μF铝聚合物电容作为主输入滤波
• 多级陶瓷电容配置（10μF+1μF+0.1μF）
• 低ESR设计确保高频噪声抑制

‌功率级配置‌：

• U1采用0.22μH屏蔽电感
• U2采用0.47μH高电流立方电感
• 同步整流MOSFET集成在TPS54KB20封装内

2. 关键接口设计

‌输入/输出连接器‌：

• 螺丝端子连接（J1-J4）
• 支持12AWG（输入）和10AWG（输出）线缆
• 独立测试点便于测量（TP1-TP29）

‌配置跳线‌：

• MSEL跳线（J8）：选择开关频率和工作模式
• EN跳线（J5）：配置使能电路
• PG跳线（J6）：电源良好指示配置

三、性能测试数据

1. 效率特性

‌测试条件‌：VIN=12V，VOUT=3.3V

• ‌U1效率曲线‌：
  • 8V输入时峰值效率93.5%
  • 16V输入时峰值效率94.2%
• ‌U2效率曲线‌：
  • 强制连续导通模式(FCCM)效率提升1-2%
  • 轻载时自动切换PFM模式优化效率

2. 瞬态响应

‌负载阶跃测试‌（5A↔15A）：

• U1恢复时间：22μs
• U2恢复时间：40-42μs
• 输出电压偏差：
  • U1：±17mV
  • U2：-34mV/+53mV

3. 热性能

‌满负载测试‌（25A）：

• U1芯片温度：113°C（环境25°C）
• U2芯片温度：97.2°C（环境25°C）
• 热设计通过大面积铜箔和热通孔优化

四、PCB布局要点

1. 堆叠设计

• 6层板结构（2个内电层）
• 顶层：主要元器件布局
• 第2层：完整地平面
• 第3层：电源分割层

2. 关键布局规则

• 功率路径使用宽铜箔（≥50mil）
• SW节点面积最小化
• 反馈走线远离噪声源
• 输入/输出电容就近放置

3. 热设计建议

• 功率器件均匀分布
• 充分使用热通孔（≥8个）
• 避免电感与IC重叠

五、应用场景

1. 工业设备

• PLC系统电源
• 伺服驱动器控制电源
• 工业通信模块供电

2. 电信基础设施

• 5G小基站电源
• 光模块供电
• 网络交换机ASIC供电

3. 汽车电子

• ADAS系统电源
• 信息娱乐系统
• 车载网络设备