TPS54326 降压转换器评估模块使用指南

在电子设计领域，降压转换器是一种常见且重要的电路元件，它能将较高的输入电压转换为较低的输出电压，以满足不同电子设备的供电需求。今天，我们就来详细了解一下德州仪器（Texas Instruments）的 TPS54326 降压转换器评估模块（TPS54326EVM - 540）。

文件下载：TPS54326EVM-540.pdf

一、引言

1.1 背景

TPS54326 是一款单路、自适应导通时间 D - CAP2™ 模式的同步降压转换器，其最大的优势在于所需的外部元件数量极少。D - CAP2 控制电路针对低等效串联电阻（ESR）的输出电容器进行了优化，像 POSCAP、SP - CAP 或陶瓷类型的电容器都适用，并且具有快速的瞬态响应能力，无需外部补偿。其开关频率在内部设定为标称 700 kHz。该转换器将高端和低端开关 MOSFET 以及栅极驱动电路集成在 TPS54326 封装内，MOSFET 的低漏源导通电阻使得 TPS54326 能够实现高效率，并有助于在高输出电流时保持较低的结温。此外，它还具备自动跳过模式，可在轻负载时实现更高的效率。这款 DC/DC 同步转换器能够在 4.5 V 至 18 V 的输入控制电压源、2 V 至 18 V 的输入电源电压源下，提供最高 2 A 的输出电流，输出电压范围为 0.76 V 至 5.5 V。

1.2 性能规格总结

在输入电压 (V_{IN}=12V)、输出电压为 1.05 V、环境温度为 25°C（除非另有说明）的条件下，TPS54326EVM - 540 的性能规格如下：	规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压范围 ((V_{IN}))	-	4.5	12	18	V
输出电压	-	-	1.05	-	V
工作频率	(V{IN}=12V)，(I{O}=1A)	-	700	-	kHz
输出电流范围	-	0	-	3	A
过流限制	(V_{IN}=12V)	-	-	4.1	A
输出纹波电压	(V{IN}=12V)，(I{O}=3A)	-	-	7	(mV_{PP})

1.3 修改

该评估模块设计用于展示 TPS54326 的特性，并且可以进行一些修改。

1.3.1 输出电压设定点

若要改变评估模块（EVM）的输出电压，可以通过改变电阻 R1 的值来实现。改变 R1 的值能够使输出电压高于 0.765 V。对于特定输出电压下 R1 的值，可以使用以下公式计算：

• 当输出电压从 0.76 V 到 2.5 V 时：(V_{O}=0.765 times(1+frac{R 1}{R 2}))
• 当输出电压超过 2.5 V 时：(V{O}=(0.763 + 0.0017 × V{O}) times(1+frac{R 1}{R 2}))

文档中还列出了一些常见输出电压对应的 R1 值，不过这些值是标准值，并非通过上述公式精确计算得出。对于较高的输出电压，需要一个前馈电容器（C2），印刷电路板上提供了该元件的焊盘。C2 用于实现更快的负载瞬态响应，并且对于自动跳过模式的稳定性是推荐使用的。

二、测试设置与结果

2.1 输入/输出连接

TPS54326EVM - 540 配备了输入/输出连接器和测试点。需要使用能够提供 3 A 电流的电源通过一对 20 AWG 电线连接到 J1，负载则通过一对 20 AWG 电线连接到 J2，最大负载电流能力为 3 A。为了减少电线中的损耗，电线长度应尽量缩短。测试点 TP1 用于监测 (V_{IN}) 输入电压，TP2 作为方便的接地参考；TP8 用于监测输出电压，TP9 作为接地参考。

2.2 启动程序

启动该评估模块的步骤如下：

1. 确保 JP1（使能控制）处的跳线设置为从 EN 到 OFF。
2. 将适当的 (V{IN}) 电压施加到 J1 处的 (V{IN}) 和 PGND 端子。
3. 将 JP1（使能控制）处的跳线移动到覆盖 EN 和 ON，此时 EVM 将使能输出电压。

2.3 - 2.10 各项测试结果

文档中还给出了该评估模块在效率、负载调节、线路调节、负载瞬态响应、输出电压纹波、输入电压纹波、启动和开关频率等方面的测试结果，并配有相应的图表。例如，图 2 - 1 展示了在环境温度为 25°C 时 TPS54326EVM - 540 的效率曲线；图 2 - 2 显示了负载调节情况等。这些测试结果有助于工程师直观地了解该评估模块的性能表现。

三、电路板布局

3.1 布局

TPS54326EVM - 540 的电路板布局包含多个层面。顶层包含 (V{IN})、(V{O}) 和接地的主要电源走线，同时还有 TPS54326 引脚的连接以及大面积的接地填充。许多信号走线也位于顶层，输入去耦电容器尽可能靠近集成电路（IC）放置。输入和输出连接器、测试点以及大多数组件都位于顶层。而连接 (V{IN}) 到 (V{CC}) 的 0 - Ω 电阻 R3 和电源良好上拉电阻 R4 位于背面。模拟接地和电源接地在顶层靠近 TPS54326 引脚 5 的单点处连接。内部层 1 是一个包含模拟和电源接地的分割平面，内部层 2 主要是电源接地，还有 (V{IN}) 的填充区域以及将 (V{CC}) 路由到使能控制跳线 JP1 的走线。底层主要是模拟接地，还有通过 R3 连接 (V{IN}) 到 (V{CC}) 的走线、电源良好信号的走线以及从 (V_{OUT}) 到电压设定点分压网络的反馈走线。

四、原理图、物料清单和参考

4.1 原理图

图 4 - 1 展示了 TPS54326EVM - 540 的原理图，通过原理图可以清晰地了解该评估模块的电路连接和工作原理。

4.2 物料清单

文档提供了详细的物料清单，列出了各个元件的参考编号（RefDes）、数量（QTY）、值（Value）、描述（Description）、尺寸（Size）、零件编号（Part Number）和制造商（MFR）等信息。这对于工程师进行元件采购和电路组装非常有帮助。

4.3 参考

参考资料为德州仪器的 TPS54326 单同步转换器（集成高端和低端 MOSFET）的数据手册，工程师可以通过参考该数据手册获取更详细的技术信息。

五、修订历史

从 2009 年 11 月的版本到 2021 年 10 月的版本，文档更新了表格、图形和交叉引用的编号格式，并更新了用户指南的标题。

通过对 TPS54326 降压转换器评估模块的详细了解，工程师们可以更好地利用该模块进行电路设计和测试，同时也能更深入地掌握 TPS54326 转换器的性能和应用。你在使用类似评估模块时有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。