TPS53128 Buck控制器评估模块使用指南

在成本敏感型应用中，电源设计的优化至关重要。德州仪器（Texas Instruments）的TPS53128 Buck控制器评估模块（TPS53128EVM - 620）为我们提供了一个便捷的解决方案。下面，我们就来详细了解一下这个评估模块。

文件下载：TPS53128EVM-620.pdf

一、模块概述

1. 描述

TPS53128EVM - 620评估板为用户提供了一种方便的方式，用于在实际的成本敏感型应用中评估TPS53128双D - CAP2™模式控制降压控制器。它能从8 - 22V的宽松调节电源中，提供1.05V的低核心电压和1.8V的I/O电压输出，每个通道最大输出电流可达4A。同时，该评估板还配备了开关和测试点，方便用户评估TPS53128控制器在其应用中的性能。

2. 应用领域

该模块适用于多种设备，包括数字电视、机顶盒、DSL和电缆调制解调器以及对成本敏感的数字消费产品等。

3. 特性

• 输入电压范围：8 - 22V
• 输出电压：1.05V和1.8V
• 输出电流：每个通道最大4A
• 控制模式：350kHz伪固定频率D - CAP2模式控制
• 独立使能开关：用于电源开启/关闭测试

二、电气性能规格

1. 输入特性

• 输入电压（VIN）：范围为8 - 22V，典型值为12V。
• 输入电流（IIN）：在VIN = 12V，IOUT1 = 4A，IOUT2 = 4A时，典型值为1.2A，最大值为1.5A；无负载时，输入电流典型值为20mA。
• 输入欠压锁定（VIN_UVLO）：在IOUT = 4A时，范围为4.0 - 4.5V，典型值为4.2V。

2. 输出特性

• 输出电压（VOUT1和VOUT2）：VOUT1在VIN = 12V，IOUT1 = 2A时为1.05V；VOUT2在VIN = 12V，IOUT2 = 2A时为1.80V。
• 线路调节率：在VIN = 8 - 22V范围内，均为1%。
• 负载调节率：在IOUT1 = 0 - 4A和IOUT2 = 0 - 4A范围内，均为1%。
• 输出电压纹波（VOUT1_rip和VOUT2_rip）：在VIN = 12V，IOUT2 = 4A时，均为30mVpp。
• 输出电流（IOUT1和IOUT2）：在VIN = 8 - 22V范围内，均为0 - 4A。

3. 系统特性

• 开关频率（FSW）：范围为200 - 400kHz，典型值为350kHz。
• 输出1的峰值效率（ηpk1）：在VIN = 12V时为87%。
• 输出1的满载效率（η1）：在VIN = 12V，IOUT1 = 4A时为85%。
• 输出2的峰值效率（ηpk2）：在VIN = 12V时为91%。
• 输出2的满载效率（η2）：在VIN = 12V，IOUT2 = 4A时为90%。

三、原理图

文档中提供了TPS53128EVM - 620的原理图（Figure 3 - 1），不过需要注意的是，原理图仅作参考，具体元件值可查看物料清单（Table 9 - 1）。

四、连接器和测试点说明

1. 使能开关（SW1和SW2）

TPS53128EVM - 620为两个输出分别配备了独立的使能开关。当开关置于DIS位置时，相应通道将被禁用，并根据TPS53128的内部放电特性进行放电。要启用VOUT1，将SW1置于EN位置；要启用VOUT2，将SW2置于EN位置。

2. 开关频率选择开关（SW3）

TPS53128EVM - 620未安装SW3。当使用该评估模块评估TSSOP封装的TPS53126控制器时，可以安装SW3，以便在350kHz和700kHz之间选择TPS53126的开关频率。

3. 测试点说明

文档详细列出了各个测试点的标签、用途以及相关信息所在的章节，如下表所示：	测试点	标签	用途	所在章节
TP1	SS1	监控通道1的软启动电压	4.3.4
TP2	SS2	监控通道2的软启动电压	4.3.4
TP3	GND	输入电压的接地端	4.3.1
TP4	GND	通道1输出电压的接地端	4.3.2
TP5	SW1	监控通道1的开关节点	4.3.5
TP6	GND	通道2输出电压的接地端	4.3.3
TP7	VOUT2	监控通道2的输出电压	4.3.3
TP8	VOUT1	监控通道1的输出电压	4.3.2
TP9	VIN	监控输入电压	4.3.1
TP10	VREG5	监控VREG5稳压器的输出	4.3.6
TP11	SW2	监控通道2的开关节点	4.3.5

五、测试设置

1. 设备

• 电压源：输入电压源（VIN）为0 - 25V的可变直流电源，最小输出电流为3.0A。
• 仪表：包括0 - 5A的直流电流表（A1）、0 - 25V的电压表（V1）、0 - 2V的电压表（V2用于VOUT1，V3用于VOUT2）。
• 负载：两个输出负载均为电子负载，分别设置为1.05V和1.8V的恒流模式，电流范围为0 - 4A。
• 示波器和探头：示波器（模拟或数字）需设置为交流耦合测量，带宽限制为20MHz。输出纹波电压测试时，垂直分辨率为20mV/格，水平分辨率为1.0µs/格。建议使用带有暴露导电接地桶的示波器探头。
• 推荐线规：VIN到J3的连接，最小推荐线径为AWG #16，总长度小于2英尺；J1到LOAD1和J2到LOAD2的连接，最小推荐线径为AWG #14，总长度小于2英尺。
• 其他测试设备：由于评估模块中的某些组件在工作时会发热，建议使用一个风量为200 - 400lfm的小风扇来降低组件温度。

2. 推荐设置

文档提供了推荐的测试设置图（Figure 5 - 1）。在进行测试时，应在静电防护工作站上操作，确保在给评估模块通电前，将任何腕带、脚带或垫子连接到接地端。同时，建议佩戴静电服和安全眼镜。

六、测试程序

1. 启动程序

• 在连接直流输入源VIN之前，建议将源电流限制在最大3.0A，并将VIN初始设置为0V。
• 确保LOAD1和LOAD2设置为恒流模式，且电流为0A。
• 验证SW1和SW2处于所需位置。
• 按照Figure 5 - 1所示放置风扇并开启，确保空气流过评估模块。
• 将VIN从0V增加到12V。

2. 线路/负载调节率和效率测量程序

• 按照第5.2节的要求设置TPS53128EVM - 620。
• 按照第6.1节的步骤启动TPS53128EVM - 620。
• 将VIN调整到8 - 22V之间的所需值。
• 将LOAD1/LOAD2调整到0 - 4A之间的所需负载。
• 分别从V1、V2/V3和A1读取输入电压、输出电压和输入电流。
• 按照第6.4节的步骤关闭TPS53128EVM - 620。

3. 输出纹波电压测量程序

• 按照第5.2节的要求设置TPS53128EVM - 620。
• 按照第6.1节的步骤启动TPS53128EVM - 620。
• 将VIN调整到8 - 22V之间的所需值。
• 将LOAD1/LOAD2调整到0 - 4A之间的所需负载。
• 按照Figure 4 - 1所示，将示波器探头连接到TP8和TP4（用于VOUT1）或TP7和TP6（用于VOUT2）。
• 测量输出纹波。
• 按照第6.4节的步骤关闭TPS53128EVM - 620。

4. 关机程序

• 将SW1设置为DIS。
• 将SW2设置为DIS。
• 将LOAD1电流降至0A并关闭LOAD1。
• 将LOAD2电流降至0A并关闭LOAD2。
• 将VIN降至0V并关闭VIN。
• 关闭风扇。

七、性能数据和典型特性曲线

文档提供了一系列典型性能曲线（Figure 7 - 1至Figure 7 - 8），包括效率与负载的关系、输出电压与负载的关系、输出电压纹波以及开关节点波形等。需要注意的是，实际性能数据可能会受到测量技术和环境变量的影响，这些曲线仅作参考，可能与实际现场测量结果有所不同。

八、EVM组装图和布局

Figure 8 - 1至Figure 8 - 6展示了TPS53128EVM - 620印刷电路板的设计。该评估模块采用4层、2盎司覆铜的电路板，尺寸为3.5英寸×2.7英寸，方便用户在实际应用中轻松查看、探测和评估TPS53128控制IC。对于空间受限的系统，可以将组件移到PCB的两侧或使用额外的内层来进一步减小尺寸。

九、物料清单

文档中的Table 9 - 1列出了TPS53128EVM - 620的物料清单，参考编号对应Figure 3 - 1中的原理图以及Figure 8 - 1和Figure 8 - 2中的组装位置。数量为0的组件未安装在PCB上，但提供了参考。

十、修订历史

从2011年2月的版本到2022年1月的版本，文档更新了表格、图形和交叉引用的编号格式，并更新了用户指南的标题。

综上所述，TPS53128EVM - 620评估模块为工程师提供了一个全面的平台，用于评估TPS53128控制器在成本敏感型应用中的性能。通过详细的测试程序和丰富的性能数据，工程师可以更好地了解该控制器的特性，为实际设计提供有力的参考。大家在使用过程中，有没有遇到过类似评估模块的使用难题呢？欢迎在评论区分享。