TPS54329E降压转换器评估模块用户指南解析

在电子设计领域，降压转换器是常用的电源转换器件。今天我们来深入了解一下德州仪器（Texas Instruments）的TPS54329E降压转换器评估模块（TPS54329EEVM - 056）。

文件下载：TPS54329EEVM-056.pdf

一、TPS54329E简介

TPS54329E是一款单路、自适应导通时间、D - CAP2™模式的同步降压转换器，具有低外部元件数量的特点。其D - CAP2控制电路针对低ESR输出电容器（如POSCAP、SP - CAP或陶瓷类型）进行了优化，具备快速瞬态响应且无需外部补偿。开关频率内部设定为标称650 kHz，高侧和低侧开关MOSFET以及栅极驱动电路都集成在TPS54329E封装内。MOSFET的低漏源导通电阻使得TPS54329E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，它还具有自动跳过Eco模式操作，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2 A的输出，输出电压范围为0.76 V至7 V。

二、评估模块性能规格

输入输出范围

TPS54329EEVM - 056评估模块电路是一个单路同步降压转换器，可从4.5 V至18 V的输入提供1.05 V、3 A的输出。具体输入电压和输出电流范围如下表：	EVM	输入电压范围	输出电流范围
TPS54329EEVM - 056	4.5 V至18 V	0 A至3 A

性能规格总结

在输入电压 (V_{IN}=12V) 、输出电压1.05 V、环境温度25°C（除非另有说明）的条件下，评估模块的性能规格如下：	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)	-	650	-	kHz
输出电流范围	-	0	-	3	A
线性调整率	(I_{O}=1.5A)	-	-	±0.32%	-
负载调整率	(V_{IN}=12V)	-	+1.02/– 0.10%	-	-
过流限制	(V{IN}=12V)，(L{O}=1.5µH)	3.5	4.2	5.7	A
输出纹波电压	(V{IN}=12V)，(I{O}=3A)	-	-	15	mVPP
最大效率	(V{IN}=5V)，(I{O}=0.6A)	-	86.2%	-	-

三、模块修改

输出电压设定点

若要更改评估模块的输出电压，可改变电阻R1的值。通过公式 (V_{O}=0.765×(1+frac{R1}{R2})) 可以计算出特定输出电压对应的R1值。对于一些常见输出电压，其R1值如下表：	输出电压（V）	R1（kΩ）	R2（kΩ）	C4（pF）	L1（µH）	C9、C10、C11总电容（µF）
1.05	8.25	22.1	-	1.5	20 - 68
1.2	12.7	22.1	-	1.5	20 - 68
1.5	21.5	22.1	-	1.5	20 - 68
1.8	30.1	22.1	5 - 22	2.2	20 - 68
2.5	49.9	22.1	5 - 22	2.2	20 - 68
3.3	73.2	22.1	5 - 22	2.2	20 - 68
5	124	22.1	5 - 22	3.3	20 - 68
6.5	165	22.1	5 - 22	3.3	20 - 68

当输出电压为1.8 V或更高时，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。

输出滤波器和闭环响应

TPS54329E依靠输出滤波器特性来确保控制环路的稳定性。表3 - 1提供了常见输出电压的推荐输出滤波器组件。当然，其他输出滤波器组件值也可能提供可接受的闭环特性。R3和TP4方便用于断开控制环路并测量闭环响应。

四、测试设置与结果

输入/输出连接

TPS54329EEVM - 056配备了输入和输出连接器以及测试点。必须通过一对20 AWG电线将能够提供2 A的电源连接到J1，负载通过一对20 AWG电线连接到J2，最大负载电流能力为3 A。应尽量减小电线长度以减少电线中的损耗。测试点TP1用于监测输入电压 (V_{IN}) ，TP2作为接地参考；TP8用于监测输出电压，TP9作为接地参考。具体连接和测试点如下表：	参考设计符	功能
J1	(V{IN})（(V{IN}) 范围见表1 - 1）
J2	(V_{OUT})，1.05 V，最大3 A
JP1	EN控制。将EN连接到OFF禁用，连接到ON启用
TP1	(V{IN}) 连接器处的 (V{IN}) 测试点
TP2	(V_{IN}) 连接器处的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	(V_{OUT}) 连接器处的输出电压测试点
TP9	(V_{OUT}) 连接器处的接地测试点

启动程序

1. 确保JP1（启用控制）处的跳线设置为从EN到OFF。
2. 将适当的 (V{IN}) 电压施加到J1的 (V{IN}) 和PGND端子。
3. 将JP1（启用控制）处的跳线移动到覆盖EN和ON，评估模块将启用输出电压。

各项测试结果

• 效率：在环境温度25°C下，给出了不同输入电压下的效率曲线，包括全负载效率和轻载效率。
• 负载调整率：展示了不同输入电压下输出电压随输出电流变化的负载调整率曲线。
• 线性调整率：给出了输出电流为1.5 A时，输出电压随输入电压变化的线性调整率曲线。
• 负载瞬态响应：包括1 A到2 A的负载阶跃响应以及Eco模式下0.01 A到1 A的负载阶跃响应。
• 输出电压纹波：分别展示了额定满载（3 A）、Eco模式启动时（30 mA）和Eco模式运行时（1 mA）的输出电压纹波。
• 输入电压纹波：展示了额定满载（3 A）时的输入电压纹波。
• 启动：给出了相对于 (V_{IN}) 和使能（EN）的启动波形。

五、电路板布局

TPS54329EEVM - 056的电路板布局有其特点。顶层包含 (V{IN})、(V{O}) 和接地的主要电源走线，还有TPS54329E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IC。输入和输出连接器、测试点以及所有组件都位于顶层。顶层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处单点连接。两个内层完全用于电源接地平面，底层主要是电源接地，底层的铜浇铸区域用于将开关节点（SW）连接到输出电感器和升压电容器，走线还连接了使能控制跳线、EN、VREG5、LOOP测试点以及从 (V_{OUT}) 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

原理图

提供了TPS54329EEVM - 056的原理图，清晰展示了各个元件的连接关系。

物料清单

详细列出了评估模块所使用的各个元件的参数、数量、描述、尺寸、零件编号和制造商等信息。

参考资料

可参考TPS54329e的数据手册，其中包含了4.5 V至18 V输入、2 A同步降压SWIFT™转换器及Eco - mode™的相关信息。

通过对TPS54329E降压转换器评估模块的详细了解，我们可以更好地在实际设计中应用该模块，满足不同的电源需求。大家在使用过程中有没有遇到过类似模块的特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。