TPS51220 Buck控制器评估模块使用指南

在电子设计领域，电源管理模块的性能和稳定性至关重要。TPS51220 Buck控制器评估模块为工程师提供了一个便捷的平台，用于测试和评估TPS51220芯片的性能。下面将从多个方面详细介绍该评估模块。

文件下载：TPS51220EVM.pdf

一、TPS51220芯片概述

TPS51220是一款双路、峰值电流模式、同步降压控制器，还集成了三个低压差（LDO）稳压器。它专为5 - V / 3.3 - V笔记本系统电源设计，具有99%的占空比，能有效应用于2 - 4节锂离子电池供电的设备。该芯片支持高效、快速瞬态响应和99%占空比操作，提供无损电流检测（DCR电流检测）和电阻检测两种方式，输入电压范围为4.5 V - 30 V，输出电压范围为1 V - 12 V。此外，它还具备无干扰切换到开关电源（SMPS）的功能，2 - V参考电压具有100 - μA的驱动能力。

二、电气性能

输入与输出参数

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压范围（VIN）	-	8	12	20	V
CH1输出电压	-	-	5	-	V
CH1工作频率	VIN = 12 V, Iout1 = 6 A	-	280	-	kHz
CH1输出电流	VIN = 8 V - 20 V	-	6	-	A
CH1过流限制	VIN = 12 V	-	9	-	A
CH1输出纹波电压	VIN = 12 V, Iout1 = 6 A	-	15	-	mVp - p
CH2输出电压	-	-	3.3	-	V
CH2工作频率	VIN = 12 V, Iout2 = 6 A	-	280	-	kHz
CH2输出电流	VIN = 8 V - 20 V	-	6	-	A
CH2过流限制	VIN = 12 V	-	9	-	A
CH2输出纹波电压	VIN = 12 V, Iout2 = 6 A	-	15	-	mVp - p

从这些参数可以看出，TPS51220在不同输入电压下能稳定输出所需的电压和电流，并且纹波电压控制在较低水平，为后续的电路设计提供了良好的基础。

三、测试设置与流程

测试设置

需要将测试设备与HPA302 - EVM板按照特定方式连接，如示波器、电子负载、数字万用表等，具体连接方式可参考文档中的图4 - 1。

测试流程

1. 确保开关S1（EN1）、S2（EN2）和S3（EN）处于关闭状态。
2. 设置跳线：JP1（TRIP）设置为7 - 8引脚（VREG5；Vocl = 60 mV，放电启用），JP2（FUNC）设置为1 - 2引脚（GND；UVP/OVP启用），JP3和JP4设置为3 - 4引脚（VREF2；自动跳过）。
3. 向VIN和GNDI端子施加合适的VIN电压，检查VREG3（3.3V - LDO）是否启动。
4. 打开S3（EN），检查VREG5（5V - LDO）和VREF2（2V - Ref）是否启动。
5. 打开S1（EN1），CH1输出启动。
6. 打开S2（EN2），CH2输出启动。

严格按照这个流程进行测试，可以确保评估模块正常工作，同时也能准确获取芯片的性能数据。

四、配置选项

1. 开关频率选择

可以通过RF电阻（R15）设置开关频率，也可以向EVM的RF引脚施加外部时钟。默认设置是使用RF电阻设置为280 - kHz。

2. 跳过模式和控制方案选择

通过EVM上的JP3和JP4设置SKIPSEL1,2引脚来选择跳过模式，默认设置为自动跳过。不同的跳线设置对应不同的模式，如CCM、自动跳过、OOA（<400 - kHz）和OOA（>400 - kHz）。

3. 电流检测选择

可以通过EVM上的一些电阻设置电流检测方案，默认设置为电感DCR检测。对于CH1和CH2，不同的电阻组合对应不同的检测方式，如电感DCR检测和外部电阻检测。

4. 过流限制和放电选择

通过EVM上的JP1设置TRIP引脚来选择过流限制阈值和放电功能，默认设置为60 mV且放电启用。

5. 控制模式和保护选择

通过EVM上的JP2设置FUNC引脚来选择控制模式和保护功能，默认设置为电流模式且UVP/OVP启用。

6. 软启动设置选择

通过EVM上的ENx引脚使用一些电容来设置输出电压软启动时间，默认设置为集成软启动。

7. 输出电压调整

通过改变CH1的R2、R3和R5以及CH2的R21、R23和R24来编程输出电压，默认设置为CH1为5 V，CH2为3.3 V。

这些丰富的配置选项为工程师提供了灵活的设计空间，可以根据具体的应用需求进行调整。

五、物料清单

文档中详细列出了评估模块所需的各种元器件，包括电容、电感、MOSFET、电阻、开关、跳线等，以及它们的型号、数量和制造商等信息。这为工程师进行物料采购和模块组装提供了明确的指导。

六、EVM组装图和PCB布局

文档提供了评估模块的组装图和PCB布局图，包括顶层、内层和底层的布局。这些图有助于工程师了解模块的结构和布线，对于后续的设计优化和故障排查有很大帮助。

七、参考资料

提供了相关的数据手册，如TPS51220和TPS51221的固定频率、99%占空比峰值电流模式笔记本系统电源控制器数据手册，方便工程师进一步深入了解芯片的技术细节。

八、修订历史

记录了从2011年5月的A版本到2022年2月的B版本的修订内容，主要包括文档中表格、图形和交叉引用的编号格式更新以及用户指南标题的更新。

在实际的电子设计中，工程师可以根据上述内容，结合具体的应用场景，对TPS51220 Buck控制器评估模块进行合理的配置和测试，以满足不同的电源管理需求。大家在使用过程中有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。