TPS54328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关键的元件，它能将较高的输入电压转换为较低的稳定输出电压，满足各种电子设备的供电需求。德州仪器（Texas Instruments）的TPS54328降压转换器评估模块（TPS54328EVM - 686）就是这样一款备受关注的产品，下面将为大家详细介绍这款评估模块。

文件下载：TPS54328EVM-686.pdf

一、TPS54328简介

TPS54328是一款单路、自适应导通时间、D - CAP2™模式的同步降压转换器，具有外部元件数量极少的优势。其D - CAP2控制电路针对低等效串联电阻（ESR）输出电容（如POSCAP、SP - CAP或陶瓷电容）进行了优化，无需外部补偿就能实现快速瞬态响应。内部设定的开关频率标称值为700 kHz，并且在TPS54328封装内集成了高端和低端开关MOSFET以及栅极驱动电路。MOSFET的低漏源导通电阻使得TPS54328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，它还具备自动跳过的Eco - mode功能，可提高轻载效率。该DC/DC同步转换器设计用于从4.5 V至18 V的输入电压源提供高达3 A的输出，输出电压范围为0.76 V至7.0 V。

二、评估模块性能规格

TPS54328EVM - 686评估模块是一款单路同步降压转换器，能在4.5 V至18 V的输入电压下提供1.05 V、3 A的输出。以下是其性能规格总结：	规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压范围（VIN）	-	4.5	12	18	V
输出电压	-	-	1.05	-	V
工作频率	VIN = 12 V，IO = 1 A	-	675	-	kHz
输出电流范围	-	0	-	3	A
线性调整率	IO = 1.5 A	-	-	±0.2	%
负载调整率	VIN = 12 V	-	+1.1 / - 0.03	-	%
过流限制	VIN = 12 V，LO = 1.5 µH	3.5	4.2	5.7	A
输出纹波电压	VIN = 12 V，IO = 3 A	-	-	15	mVPP
最大效率	VIN = 5 V，IO = 0.5 A	-	86.9	-	%

三、模块修改

3.1 输出电压设定点

若要改变评估模块的输出电压，需要改变电阻R1的值。对于0.76 V至7.0 V的输出电压，可使用公式 (V_O = 0.765 times (1 + frac{R_1}{R_2})) 计算R1的值。对于1.8 V及以上的较高输出电压，可能需要一个前馈电容（C4）来改善相位裕度，印刷电路板上提供了该元件（C4）的焊盘。以下是一些常见输出电压对应的R1值：	输出电压（V）	R1（kΩ）	R2（kΩ）	L1（µH）	C4（pF）	C9、C10、C11电容值（µF）
1.0	6.81	22.1	1.5	-	22 - 68
1.05	8.25	22.1	1.5	-	22 - 68
1.2	12.7	22.1	1.5	-	22 - 68
1.8	30.1	22.1	5 - 22	-	22 - 68
2.5	49.9	22.1	5 - 22	-	22 - 68
3.3	73.2	22.1	5 - 22	-	22 - 68
5.0	124	22.1	5 - 22	-	3.3	22 - 68
6.5	165	22.1	5 - 22	-	3.3	22 - 68

3.2 输出滤波器和闭环响应

TPS54328依靠输出滤波器特性来确保控制环路的稳定性。常见输出电压的推荐输出滤波器组件在上述表格中有给出。不过，其他输出滤波器组件值也有可能提供可接受的闭环特性。为方便断开控制环路并测量闭环响应，电路板上提供了R3和测试点TP4。

四、测试设置与结果

4.1 输入/输出连接

TPS54328EVM - 686配备了输入/输出连接器和测试点。必须通过一对20 AWG电线将能够提供2 A电流的电源连接到J1，负载则需通过一对20 AWG电线连接到J2，最大负载电流能力为3 A。为减少电线中的损耗，应尽量缩短电线长度。测试点TP1用于监测输入电压VIN，TP2作为方便的接地参考；TP8用于监测输出电压，TP9作为输出端的接地参考。	参考标号	功能
J1	VIN（VIN范围见表格1 - 1）
J2	VOUT，最大1.05 V、3 A
JP1	EN控制。将EN连接到OFF禁用，连接到ON启用
TP1	VIN连接器处的VIN测试点
TP2	VIN处的GND测试点
TP3	EN测试点
TP4	环路响应测量测试点
TP5	VREG5测试点
TP6	开关节点测试点
TP7	模拟接地测试点
TP8	输出电压测试点
TP9	输出连接器处的接地测试点

4.2 启动程序

1. 确保跳线JP1（启用控制）设置为从EN到OFF。
2. 将适当的VIN电压施加到J1的VIN和PGND端子。
3. 将跳线JP1（启用控制）移动到覆盖EN和ON，评估模块将启用输出电压。

4.3 效率

在环境温度为25°C时，TPS54328EVM - 686的效率曲线如文档中的图4 - 1所示，轻载效率曲线如图4 - 2所示。从曲线中可以直观地看到不同输入电压和输出电流下的效率情况，这对于评估模块在不同工作条件下的能耗表现非常有帮助。

4.4 负载调整率

TPS54328EVM - 686的负载调整率在输入电压VIN分别为5 V和12 V时的曲线如图4 - 3和图4 - 4所示。通过这些曲线，我们可以了解到输出电压随负载电流变化的情况，这对于确保负载变化时输出电压的稳定性至关重要。

4.5 线性调整率

线性调整率曲线如图4 - 5所示，它展示了在输出电流IO = 1.5 A时，输出电压随输入电压变化的情况。这有助于评估模块在输入电压波动时的输出稳定性。

4.6 负载瞬态响应

TPS54328EVM - 686对负载瞬态的响应曲线如图4 - 6所示，电流阶跃从0.75 A到2.25 A。通过该曲线可以看到输出电压在负载突然变化时的动态响应情况，这对于需要快速响应负载变化的应用场景非常重要。

4.7 输出电压纹波

输出电压纹波在额定满载3 A时的曲线如图4 - 7所示，Eco - mode™运行时输出电流为30 mA的纹波曲线如图4 - 8所示。输出电压纹波的大小直接影响到供电的稳定性和质量，对于对电源质量要求较高的设备尤为关键。

4.8 输入电压纹波

输入电压纹波在额定满载3 A时的曲线如图4 - 9所示。了解输入电压纹波情况有助于评估电源的稳定性以及对模块性能的影响。

4.9 启动

TPS54328EVM - 686相对于VIN和EN的启动波形分别如图4 - 10和图4 - 11所示。启动波形能够反映模块在启动过程中的电压变化情况，对于确保模块正常启动和稳定工作具有重要意义。

五、电路板布局

5.1 布局

TPS54328EVM - 686的电路板布局如图5 - 1至图5 - 4所示。顶层包含VIN、VO和接地的主要电源走线，还有TPS54328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，输入去耦电容尽可能靠近IC放置。输入和输出连接器、测试点以及所有组件都位于顶层。顶层还提供了一个模拟接地（GND）区域，模拟接地（GND）和电源接地（PGND）在顶层靠近C6的单点连接。底层主要是电源接地，但也有连接VIN到启用跳线的走线、连接VREG5到TP5的走线以及从VOUT到电压设定点分压网络的反馈走线。

六、原理图、物料清单和参考资料

6.1 原理图

TPS54328EVM - 686的原理图如图6 - 1所示，它清晰地展示了模块的电路连接和元件布局，为工程师进行电路分析和设计提供了重要依据。

6.2 物料清单

物料清单详细列出了模块中使用的各种元件的信息，包括元件的数量、值、描述、尺寸、部件编号和制造商等，如下表所示：	参考标号	数量	值	描述	尺寸	部件编号	制造商
C1, C2	2	10uF	陶瓷电容，25V，X5R，20%	1210	Std	Std
C11	0	Open	陶瓷电容	1206	Std	Std
C3, C7	2	0.1uF	陶瓷电容，50V，X7R，10%	0603	Std	Std
C4, C8	Open	陶瓷电容	0603	Std	Std
C5	1	1.0uF	陶瓷电容，16V，X7R，10%	0603	Std	Std
C6	3300pF	陶瓷电容，25V，X7R，10%	0603	Std	Std
C9, C10	2	22uF	陶瓷电容，6.3V，X5R，20%	1206	C3216X5R0J226M	TDK
J1, J2	2	-	2引脚、6 - A、3.5mm端子块	0.27 x 0.25 inch	ED555/2DS	Sullins
JP1	1	-	3引脚、100mil间距公头	0.100 inch x 3	PEC03SAAN	Sullins
L1	1.5uH	贴片电感，11 A，9.7 mΩ	0.256 x 0.280 inch	SPM6530T - 1R5M100	TDK
R1	1	8.25k	贴片电阻，1/16W，1%	0603	Std	Std
R2	22.1k	贴片电阻，1/16W，1%	0603	Std	Std
R3	1	0	贴片电阻，1/16W，1%	0603	Std	Std
R4	1	10.0k	贴片电阻，1/16W，1%	0603	Std	Std
R5	0	Open	贴片电阻，1/16W，1%	0603	Std	Std
TP1, TP3, TP4, TP5, TP6, TP8	3	5000	红色、通孔、颜色编码测试点	0.100 x 0.100 inch	5000	Keystone
TP2, TP7, TP9	5001	黑色、通孔、颜色编码测试点	0.100 x 0.100 inch	5001	Keystone
U1	1	TPS54328DDA	3 - A输出单同步降压IC，SO8[DDA]	-	TPS54328DDA	TI
-	-	-	100 - mil黑色分流器	0.100	929950 - 00	3M
-	-	-	2.76 In x 1.97 In x 0.062 In PCB	-	HPA686	Any

6.3 参考资料

参考资料为德州仪器的TPS54328单同步转换器（集成高端和低端MOS FET）数据手册，这为工程师进一步了解TPS54328的详细特性和应用提供了重要的参考依据。

综上所述，TPS54328EVM - 686评估模块具有诸多优点，如高效率、快速瞬态响应等，并且提供了详细的性能规格、测试数据和设计资料，为电子工程师进行降压转换器的设计和应用提供了便利。大家在实际使用过程中，是否也遇到过类似评估模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。