TPSM63610评估板技术解析:高密度36V/8A同步降压电源模块设计

描述

Texas Instruments TPSM63610EVM评估板用于评估、控制和配置TPSM63610电源模块。TPSM63610EVM设有跳线和测试点,可实时配置和测试TPSM63610的特性。TI TPSM63610EVM评估板可作为TPSM63610在最终用户应用中的电路设计和布局的示例。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPSM63610EVM评估板数据手册.pdf

特性

  • 宽输入电压范围:6V至36V
  • 默认输出电压为5V,跳线可调输出电压为3.3V或5V
  • 输入、差分EMI滤波器,用于EVM底部的合规性测试
  • 默认开关频率为1MHz,跳线可调开关频率为2.2MHz、1.4MHz、1MHz、700kHz或400kHz

EVM测试设置

评估板

前视图

评估板

后视图

评估板

TPSM63610评估板技术解析:高密度36V/8A同步降压电源模块设计

产品概述

TPSM63610是德州仪器(TI)推出的一款36V输入、8A输出的同步降压电源模块,采用B3-QFN(22)封装(尺寸仅6.5mm×7.5mm),集成了功率MOSFET、降压电感和PWM控制器,为工程师提供了高密度、低EMI的完整DC/DC解决方案。

该模块具有以下核心特性:

  • 宽输入电压范围‌:3V至36V工作输入范围,可承受输入电压瞬变
  • 高输出电流‌:持续8A输出能力(峰值能力更高)
  • 可调输出电压‌:通过跳线可在3.3V和5V之间选择(实际支持1V至20V范围)
  • EMI抑制技术‌:集成双随机展频(DRSS)、RBOOT配置的开关节点压摆率控制以及输入旁路电容
  • 灵活的频率设置‌:支持400kHz至2.2MHz多档开关频率选择,也可通过外部电阻自定义

关键性能参数

效率表现

在典型工作条件下(VIN=24V,VOUT=5V,FSW=1MHz,IOUT=8A):

  • FPWM模式‌:12V输入时效率达95%,24V时约93%,36V时约90%
  • AUTO模式‌:轻载效率更高,但满载时略低于FPWM模式

当输出设置为3.3V时:

  • FPWM模式‌:12V输入效率约93%,24V时约91%
  • 负载调整率优异,在0-8A负载变化时输出电压波动不超过±1.5%

热性能

红外热成像显示:

  • VOUT=5V时:12V输入下功耗3.49W,24V下4.06W
  • VOUT=3.3V时:12V输入下功耗3.27W,24V下3.84W
  • 建议在高负载条件下注意散热设计,避免组件温度超过55°C

评估板设计特点

TPSM63610EVM评估板提供了完整的参考设计,主要特性包括:

  1. 灵活的配置选项‌:
    • 输出电压跳线选择(3.3V/5V)
    • 五档开关频率选择(400kHz/700kHz/1MHz/1.4MHz/2.2MHz)
    • 外部电阻位置支持自定义频率设置
  2. 完善的监测接口‌:
    • 输入/输出电压检测点
    • 测试点接头便于测量效率、负载调整率、负载瞬态响应等
    • EN、MODE、PGOOD、SPSP等功能引脚引出
  3. EMI优化设计‌:
    • 输入EMI滤波器满足CISPR 11/32 Class B传导辐射要求
    • 展频控制(SPSP)跳线可选择关闭/开启/带纹波消除的展频模式
    • 优化的PCB布局(2oz铜厚,四层板设计)降低噪声和改善散热

典型应用场景

TPSM63610系列适用于多种工业和应用场景:

  • 测试测量设备‌:为精密仪器提供稳定电源
  • 航空航天与国防‌:耐受严苛环境下的电压波动
  • 工厂自动化‌:PLC、工业控制器等
  • 电源配送系统‌:分布式电源架构中的中间总线转换
  • 负压生成电路‌:支持逆变降压-升压(IBB)配置

设计资源与支持

TI为TPSM63610提供了全面的开发支持:

  • WEBENCH设计工具‌:在线优化效率、尺寸和成本
  • 参考设计‌:
    • Kintex 7多输出电源方案
    • Arria V电源参考设计
    • 空间优化的DC/DC逆变模块设计
  • 技术文档‌:
    • 低EMI电源设计指南
    • 功率模块热设计应用报告
    • 使用HotRod™ QFN封装的技术白皮书

评估板使用指南

测试设置建议

  1. 输入连接‌:
    • 使用可调DC电源(0-36V/8A能力)
    • 初始电流限制设为0.1A
    • 通过VIN S+/VIN S-监测输入电压
  2. 输出连接‌:
    • 电子负载设为恒流或恒阻模式
    • 通过VOUT S+/VOUT S-监测输出电压
    • 注意不要将检测端子用于高电流连接
  3. 基本测试流程‌:
    • 输入电压从0V升至24V
    • 负载电流从0A逐步增加至8A
    • 测量负载调整率(输出应保持稳定)
    • 在50%负载下测试6V-36V输入的线性调整率

布局建议

评估板采用四层PCB设计,关键布局要点包括:

  • 顶层‌:主功率路径,保持短而宽
  • 第2层‌:完整地平面
  • 第3层‌:电源平面分割
  • 底层‌:控制电路和反馈网络
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