Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S转换器评估模块 (EVM) 设计用于获取TPS5061A-SP的各种特性。TPS50601A-SP是一款辐射硬化型6.3V、6A同步降压转换器，通过高效集成高侧和低侧MOSFET进行了小尺寸设计优化。通过电流模式控制进一步节省空间，从而降低元件数量，并且高开关频率减少了电感器占位面积。Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S的布局方便客户按用户需求修改配置，并针对不同的输入、输出电容器和输出电感器进行调整。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S转换器评估模块数据手册.pdf

特性

• 辐射硬化型同步降压转换器，采用散热增强型封装
• 逐周期电流限制实现电流模式控制
• 逻辑电路的分路输入电压VIN 和MOSFET的分路输入电压PVIN
• 灵活的开关频率（从100kHz到1Mhz
• 通过外部电容器可调节软启动时间

板布局

TPS50601A-SP Buck Converter评估模块深度解析

一、产品概述

Texas Instruments的TPS50601ASPEVM-S是一款用于评估TPS50601A-SP同步降压转换器性能的开发模块。该评估板基于TPS50601A-SP芯片设计，具有以下显著特点：

• ‌宽输入电压范围‌：3V至6.3V（PVIN=VIN配置）
• ‌高输出电流‌：最大6A连续输出
• ‌可调输出电压‌：通过外部电阻网络配置（默认2.5V）
• ‌开关频率‌：100kHz（可调至1MHz）
• ‌高效率设计‌：峰值效率达95%（VIN=5V，VOUT=2.5V，1A负载时）

二、关键性能参数

根据测试数据，模块在25°C环境温度下表现如下：

参数	测试条件	典型值
输入电压范围	PVIN=VIN	4.5-6.3V
启动电压	无负载	4.5V
关断电压	无负载	4.3V
输出电压精度	VIN=5V	2.49V
峰值效率	VIN=5V, IOUT=1A	95%
负载调整率	0-6A	±0.7%

三、硬件配置与设计

3.1 功率架构

评估板采用四层PCB设计（2oz铜厚），包含：

• ‌输入滤波电路‌：多颗22μF陶瓷电容(C8-C13)并联
• ‌功率转换电路‌：集成MOSFET的TPS50601A-SP芯片
• ‌输出滤波电路‌：330μF聚合物钽电容(C7)搭配4.7μH电感(L1)

3.2 关键配置选项

1. ‌输出电压设置‌：
   • 通过R21(10kΩ)和R22(4.7kΩ)电阻分压网络设定
   • 计算公式：VOUT = 0.804V × (1 + R22/R21)
   • 常见配置：
     • 1.2V输出：R22=20kΩ
     • 1.8V输出：R22=8.06kΩ
     • 3.3V输出：R22=3.2kΩ
2. ‌使能控制‌：
   • J3跳线连接EN至GND可禁用输出
   • 默认通过R13(10kΩ)和R15(3.4kΩ)设置UVLO阈值
3. ‌缓启动时间‌：
   • 由C1(0.01μF)设定，计算公式：Tss = (C1 × 0.804V)/2μA
   • 默认4ms启动时间

四、PCB布局要点

1. ‌层叠结构‌：
   • 顶层：主功率走线（PVIN/VIN/VOUT）
   • 第二层：完整地平面
   • 第三层：信号走线
   • 底层：辅助地平面
2. ‌关键布局原则‌：
   • 输入电容(C8-C13)尽可能靠近IC放置
   • 电压设定分压电阻靠近FB引脚
   • 功率地(PGND)与信号地(AGND)单点连接
   • IC底部添加多个散热过孔（连接各层地平面）
3. ‌热管理‌：
   • 采用20引脚HKW封装（带裸露散热垫）
   • 底层铜箔作为辅助散热路径

五、典型测试结果

1. ‌效率曲线‌：
   • 峰值效率95% @1A负载
   • 6A满载时效率约88%
2. ‌动态响应‌：
   • 3mA→5A负载阶跃时输出电压偏差<50mV
   • 环路带宽：约15kHz（相位裕度60°）
3. ‌纹波性能‌：
   • 输出纹波：<20mVpp @6A（20MHz带宽限制）
   • 输入纹波：<50mVpp @6A

六、应用设计指南

1. ‌元件选型建议‌：
   • ‌电感‌：推荐4.7μH/9.4A饱和电流
   • ‌输出电容‌：低ESR聚合物钽电容（330μF/10V）
   • ‌补偿网络‌：R16=2.26kΩ, C14=33nF, C6=680pF
2. ‌辐射敏感设计‌：
   • 采用星型接地策略
   • 敏感信号远离高频开关节点
   • 增加局部去耦电容（C20=0.1μF）
3. ‌高可靠性设计‌：
   • 所有元件符合AEC-Q200标准
   • 关键电阻采用0.1%精度（R21/R22）