Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S转换器评估模块 (EVM) 设计用于获取TPS5061A-SP的各种特性。TPS50601A-SP是一款辐射硬化型6.3V、6A同步降压转换器，通过高效集成高侧和低侧MOSFET进行了小尺寸设计优化。通过电流模式控制进一步节省空间，从而降低元件数量，并且高开关频率减少了电感器占位面积。Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S的布局方便客户按用户需求修改配置，并针对不同的输入、输出电容器和输出电感器进行调整。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S转换器评估模块数据手册.pdf

特性

辐射硬化型同步降压转换器，采用散热增强型封装
逐周期电流限制实现电流模式控制
逻辑电路的分路输入电压VIN 和MOSFET的分路输入电压PVIN
灵活的开关频率（从100kHz到1Mhz
通过外部电容器可调节软启动时间

板布局

TPS50601A-SP Buck Converter评估模块深度解析

一、产品概述

Texas Instruments的TPS50601ASPEVM-S是一款用于评估TPS50601A-SP同步降压转换器性能的开发模块。该评估板基于TPS50601A-SP芯片设计，具有以下显著特点：

‌宽输入电压范围‌：3V至6.3V（PVIN=VIN配置）
‌高输出电流‌：最大6A连续输出
‌可调输出电压‌：通过外部电阻网络配置（默认2.5V）
‌开关频率‌：100kHz（可调至1MHz）
‌高效率设计‌：峰值效率达95%（VIN=5V，VOUT=2.5V，1A负载时）

二、关键性能参数

根据测试数据，模块在25°C环境温度下表现如下：

参数	测试条件	典型值
输入电压范围	PVIN=VIN	4.5-6.3V
启动电压	无负载	4.5V
关断电压	无负载	4.3V
输出电压精度	VIN=5V	2.49V
峰值效率	VIN=5V, IOUT=1A	95%
负载调整率	0-6A	±0.7%

三、硬件配置与设计

3.1 功率架构

评估板采用四层PCB设计（2oz铜厚），包含：

‌输入滤波电路‌：多颗22μF陶瓷电容(C8-C13)并联
‌功率转换电路‌：集成MOSFET的TPS50601A-SP芯片
‌输出滤波电路‌：330μF聚合物钽电容(C7)搭配4.7μH电感(L1)

3.2 关键配置选项

‌输出电压设置‌：
- 通过R21(10kΩ)和R22(4.7kΩ)电阻分压网络设定
- 计算公式：VOUT = 0.804V × (1 + R22/R21)
- 常见配置：
  - 1.2V输出：R22=20kΩ
  - 1.8V输出：R22=8.06kΩ
  - 3.3V输出：R22=3.2kΩ
‌使能控制‌：
- J3跳线连接EN至GND可禁用输出
- 默认通过R13(10kΩ)和R15(3.4kΩ)设置UVLO阈值
‌缓启动时间‌：
- 由C1(0.01μF)设定，计算公式：Tss = (C1 × 0.804V)/2μA
- 默认4ms启动时间

四、PCB布局要点

‌层叠结构‌：
- 顶层：主功率走线（PVIN/VIN/VOUT）
- 第二层：完整地平面
- 第三层：信号走线
- 底层：辅助地平面
‌关键布局原则‌：
- 输入电容(C8-C13)尽可能靠近IC放置
- 电压设定分压电阻靠近FB引脚
- 功率地(PGND)与信号地(AGND)单点连接
- IC底部添加多个散热过孔（连接各层地平面）
‌热管理‌：
- 采用20引脚HKW封装（带裸露散热垫）
- 底层铜箔作为辅助散热路径

五、典型测试结果

‌效率曲线‌：
- 峰值效率95% @1A负载
- 6A满载时效率约88%
‌动态响应‌：
- 3mA→5A负载阶跃时输出电压偏差<50mV
- 环路带宽：约15kHz（相位裕度60°）
‌纹波性能‌：
- 输出纹波：<20mVpp @6A（20MHz带宽限制）
- 输入纹波：<50mVpp @6A

六、应用设计指南

‌元件选型建议‌：
- ‌电感‌：推荐4.7μH/9.4A饱和电流
- ‌输出电容‌：低ESR聚合物钽电容（330μF/10V）
- ‌补偿网络‌：R16=2.26kΩ, C14=33nF, C6=680pF
‌辐射敏感设计‌：
- 采用星型接地策略
- 敏感信号远离高频开关节点
- 增加局部去耦电容（C20=0.1μF）
‌高可靠性设计‌：
- 所有元件符合AEC-Q200标准
- 关键电阻采用0.1%精度（R21/R22）