TPS56428 Buck转换器评估模块使用指南

在硬件设计中，电源模块的选择和使用至关重要。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（Texas Instruments）的TPS56428 Buck转换器评估模块（TPS56428EVM - 534），看看它能为我们的设计带来哪些便利和优势。

文件下载：TPS56428EVM-534.pdf

一、TPS56428概述

TPS56428是一款单通道、自适应导通时间、采用D - CAP2™模式的同步降压转换器，其显著特点是所需的外部组件数量较少。D - CAP2控制电路针对低等效串联电阻（ESR）输出电容进行了优化，如POSCAP、SP - CAP或陶瓷电容等，能实现快速瞬态响应，且无需外部补偿。其开关频率内部设定为标称650 kHz，脉冲跳跃Eco - mode™操作在轻载条件下可提高效率。此外，高端和低端开关MOSFET以及栅极驱动电路都集成在TPS56428封装内，低漏源导通电阻使该转换器能实现高效率，并有助于在高输出电流时保持较低的结温。

TPS56428直流/直流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4 A的输出，输出电压范围为0.6 V至7 V。评估模块的额定输入电压和输出电流范围如下：	EVM	输入电压范围	输出电流范围
TPS56428EVM - 534	VIN = 4.5 V至18 V	0 A至4 A

二、性能规格总结

为了让大家更直观地了解TPS56428EVM - 534的性能，下面列出其性能规格总结（除非另有说明，测试条件为输入电压VIN = 12 V，输出电压1.2 V，环境温度25°C）：	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			1.2		V
工作频率	VIN = 12 V，IO = 2 A		650		kHz
输出电流范围		0		4	A
线性调整率	IO = 2 A		±0.12		%
负载调整率	VIN = 12 V	+0.9 /–0.1 %
过流限制	VIN = 12 V，LO = 1.5 µH	4.8	5.6	7.0	A
输出纹波电压	VIN = 12 V，IO = 4 A		10		mVPP
最大效率	VIN = 5 V，IO = 0.7 A		89.8		%

三、模块修改

3.1 输出电压设定点

若要改变评估模块（EVM）的输出电压，需要改变电阻R1的值。通过改变R1的值，可以将输出电压调整到0.765 V以上。特定输出电压下R1的值可使用公式(VO = 0.6×(1 + frac{R1}{R2}))计算。表3 - 1列出了一些常见输出电压对应的R1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（PCB）上提供了该组件（C4）的焊盘。需要注意的是，表3 - 1中给出的电阻值是标准值，而非使用上述公式计算出的精确值。

3.2 输出滤波器和闭环响应

TPS56428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。其他输出滤波器组件值也可能提供可接受的闭环特性。为了方便断开控制环路和测量闭环响应，电路板上提供了R3和TP4。

四、测试设置与结果

4.1 输入/输出连接

TPS56428EVM - 534配备了输入和输出连接器以及测试点，具体如下：	参考标识	功能
J1	VIN（VIN范围见表格1 - 1）
J2	VOUT，最大4 A时为1.2 V
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连接器处的GND测试点
TP3	EN测试点
TP4	电源良好（PG）测试点
TP5	开关节点测试点
TP6	模拟地测试点
TP7	电源地测试点
TP8	VOUT连接器处的输出电压测试点
TP9	VOUT连接器处的接地测试点

连接时，需要一个能够提供2 A电流的电源通过一对20 - AWG电线连接到J1，负载通过一对20 - AWG电线连接到J2，最大负载电流能力为2 A，同时应尽量缩短电线长度以减少电线中的损耗。

4.2 启动程序

启动TPS56428EVM - 534的步骤如下：

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

4.3 效率

在环境温度为25°C时，TPS56428EVM - 534的效率情况如图4 - 1所示，轻载时的效率情况如图4 - 2所示。从这些图表中，我们可以直观地看到该模块在不同负载下的效率表现，这对于评估其在实际应用中的能耗情况非常有帮助。

4.4 负载调整率

TPS56428EVM - 534的负载调整率如图4 - 3所示，展示了在不同输入电压（VIN = 5 V和VIN = 12 V）下，输出电压随负载变化的情况。这对于需要稳定输出电压的应用场景来说是一个重要的指标。

4.5 线性调整率

TPS56428EVM - 534的线性调整率如图4 - 4所示，它反映了输入电压变化时输出电压的稳定程度。

4.6 负载瞬态响应

TPS56428EVM - 534对负载瞬态的响应如图4 - 5所示，电流阶跃从1.0 A到3.0 A，图中显示了总峰 - 峰电压变化。这一特性对于应对负载突然变化的情况非常关键，能确保系统在瞬态过程中的稳定性。

4.7 输出电压纹波

在不同输出电流下，TPS56428EVM - 534的输出电压纹波情况分别如图4 - 6（输出电流为额定满载4 A）、图4 - 7（输出电流为500 mA）和图4 - 8（输出电流为1 mA）所示。输出电压纹波是衡量电源输出质量的重要指标，较小的纹波意味着更稳定的输出电压。

4.8 输入电压纹波

TPS56428EVM - 534在输出电流为额定满载4 A时的输入电压纹波如图4 - 9所示。输入电压纹波的大小会影响整个电源系统的稳定性和性能。

4.9 启动

TPS56428EVM - 534相对于VIN和EN的启动波形分别如图4 - 10和图4 - 11所示（RLOAD = 1 Ω）。了解启动过程中的波形变化，有助于我们优化系统的启动策略，确保启动过程的平稳性。

4.10 关闭

TPS56428EVM - 534相对于VIN和EN的关闭波形分别如图4 - 12和图4 - 13所示（RLOAD = 1 Ω）。合理的关闭过程对于保护系统和设备安全至关重要。

五、电路板布局

TPS56428EVM - 534的电路板布局通过图5 - 1至图5 - 5展示。顶层包含VIN、VOUT和接地的主要电源走线，还有TPS56428引脚的连接以及大面积的接地区域，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。内部层1、内部层2和底层主要是电源接地平面，内部层1上提供了一个模拟接地（AGND）区域，模拟接地（AGND）和电源接地（PGND）在内部层1上的单点连接。内部层2包含一个额外的VIN区域以及与EN控制跳线JP1的VIN引脚的连接，底层包含输出电压反馈走线。合理的电路板布局对于减少干扰、提高电源模块的性能至关重要。

六、原理图、物料清单和参考资料

6.1 原理图

TPS56428EVM - 534的原理图如图6 - 1所示，通过原理图我们可以清晰地了解电路的连接和工作原理。

6.2 物料清单

物料清单详细列出了电路板上各个组件的信息，包括设计标识、数量、值、描述、封装参考、零件编号和制造商等。例如，PCB为1块，C1和C2为2个10uF的陶瓷电容，U1为1个TPS56428DDA的DC - DC转换器等。	设计标识	数量	值	描述	封装参考	零件编号	制造商
PCB	1		印刷电路板	2.00" x 2.50"	PWR534A	任意
C1, C2	2	10uF	电容，陶瓷，10uF，35V，+10/%, X7R，1210	1210	GRM32ER7YA106KA12L	村田（MuRata）
……	……	……	……	……	……	……

6.3 参考资料

参考资料提供了TPS56428，4.5 - V至18 - V输入，4 - A同步降压SWIFT™转换器的数据手册（SLVSBV4），这对于深入了解该转换器的技术细节和性能参数非常有帮助。

综上所述，TPS56428EVM - 534评估模块为我们提供了一个方便的平台来测试和评估TPS56428 Buck转换器的性能。在实际设计中，我们可以根据具体需求对模块进行修改，通过合理的测试设置和对各项性能指标的分析，确保其满足我们的应用要求。大家在使用过程中有没有遇到过类似电源模块的设计难题呢？欢迎在评论区分享交流。