TPS54628降压转换器评估模块使用指南

引言

在电子电路设计中，电源管理是一个至关重要的环节。降压转换器作为常用的电源转换器件，其性能和使用方法一直是工程师们关注的焦点。德州仪器（Texas Instruments）的TPS54628降压转换器评估模块（TPS54628EVM - 052）为我们提供了一个便捷的测试和验证平台。本文将详细介绍该评估模块的性能规格、使用方法、测试结果等内容，希望能为各位电子工程师在实际设计中提供参考。

文件下载：TPS54628EVM-052.pdf

TPS54628芯片概述

TPS54628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优点。其D - CAP2控制电路针对低等效串联电阻（ESR）输出电容器（如POSCAP、SP - CAP或陶瓷类型）进行了优化，无需外部补偿即可实现快速瞬态响应。芯片内部设定的开关频率为标称650 kHz，并且在TPS54628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TPS54628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。为了进一步提高轻载效率，TPS54628还具备脉冲跳跃Eco - mode™操作模式。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6 A的输出，输出电压范围为0.76 V至5.5 V。

评估模块性能规格

输入输出范围

TPS54628EVM - 052评估模块的输入电压范围为4.5 V至18 V，输出电流范围为0 A至6 A，能够稳定输出1.05 V的电压。

详细性能参数

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	-	650	-	kHz
输出电流范围	-	0	-	6	A
线路调整率	IO = 3 A	-	-	±0.3	%
负载调整率	VIN = 12 V	-0.14	-	+0.90	%
过流限制	VIN = 12 V，LO = 1.5 µH	6.7	7.3	8.9	A
输出纹波电压	VIN = 12 V，IO = 6 A	-	-	15	mVPP
最大效率	VIN = 5 V，IO = 0.9 A	-	88.6	-	%

模块修改

输出电压设定点

如果需要改变评估模块的输出电压，可通过改变电阻R1的值来实现。对于0.76 V至5.5 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。表3 - 1列出了一些常见输出电压对应的R1值，同时还提供了推荐的其他组件值。此外，对于1.8 V及以上的较高输出电压，可使用前馈电容（C4）来改善相位裕度，PCB上也预留了该组件的焊盘。

输出滤波器和闭环响应

TPS54628依靠输出滤波器特性来确保控制环路的稳定性。表3 - 1给出了常见输出电压下推荐的输出滤波器组件值，但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方便了控制环路的断开和闭环响应的测量。

测试设置与结果

输入输出连接

TPS54628EVM - 052配备了输入和输出连接器以及测试点。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6 A。为减少电线损耗，应尽量缩短电线长度。测试点TP1用于监测VIN输入电压，TP2作为接地参考；TP8用于监测输出电压，TP9作为接地参考。

启动程序

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

各项测试结果

• 效率：在环境温度为25°C时，不同输入电压下的效率曲线如图4 - 1和图4 - 2所示，展示了不同输出电流下的效率情况。
• 负载调整率：图4 - 3显示了在VIN = 5 V和VIN = 12 V时的负载调整率。
• 线路调整率：图4 - 4展示了输出电流为3 A时的线路调整率。
• 负载瞬态响应：图4 - 5显示了电流从1.5 A到4.5 A阶跃时的负载瞬态响应。
• 输出电压纹波：分别给出了输出电流为6 A、300 mA和0.2 mA时的输出电压纹波情况，如图4 - 6、图4 - 7和图4 - 8所示。
• 输入电压纹波：图4 - 9展示了输出电流为额定满载6 A时的输入电压纹波。
• 启动和关闭：图4 - 10和图4 - 11显示了相对于VIN和EN的启动波形，图4 - 12和图4 - 13显示了相对于VIN和EN的关闭波形。

电路板布局

TPS54628EVM - 052的电路板布局如图5 - 1至图5 - 5所示。顶层包含VIN、VOUT和接地的主要电源走线，以及TPS54628引脚的连接和大面积的接地区域。大多数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。两个内层完全用于电源接地平面，底层主要是电源接地，同时还有将VIN连接到使能控制跳线、VREG5测试点以及从VOUT到电压设定点分压网络的反馈走线。

原理图、物料清单和参考资料

原理图

图6 - 1为TPS54628EVM - 052的原理图，清晰展示了各个组件之间的连接关系。

物料清单

表6 - 1详细列出了评估模块所使用的所有组件的信息，包括组件的数量、值、描述、尺寸、零件编号和制造商等。

参考资料

可参考TPS54628的4.5 V至18 V输入、6 - A同步降压转换器带Eco - mode™的数据手册（SLVSBW5）获取更多详细信息。

总结

TPS54628降压转换器评估模块为工程师提供了一个全面的测试和验证平台，通过对其性能规格、修改方法、测试设置和结果的详细了解，工程师们可以更好地将TPS54628应用到实际设计中。在实际使用过程中，各位工程师可以根据具体需求对模块进行适当修改，并参考测试结果进行优化，以实现最佳的电源管理效果。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。