TPS53515降压转换器评估模块使用指南

作为电子工程师，在电源设计中，选择合适的降压转换器评估模块至关重要。今天就来和大家分享一下德州仪器（TI）的TPS53515降压转换器评估模块（EVM）。这个模块可以帮助我们更好地了解和评估TPS53515设备的性能。

文件下载：TPS53515EVM-587.pdf

一、模块概述

TPS53515EVM - PWR587评估模块采用了TPS53515设备，它是一款具有集成MOSFET的D - CAP3™模式、12 - A同步降压转换器。该设备能够从12 - V输入总线提供高达12 A的固定1.2 - V输出。

二、典型应用与特性

2.1 典型应用

这个评估模块适用于多种场景，包括服务器和存储设备、工作站和桌面电脑以及电信基础设施等。在这些应用中，稳定的电源供应是关键，而TPS53515EVM - PWR587正好可以满足需求。

2.2 特性

• 输出电流：具备12 - A的直流稳态输出电流，能够满足大多数低电压应用的负载需求。
• 预偏置输出电压支持：在启动时支持预偏置输出电压，这对于一些需要特定启动条件的系统非常有用。
• 跳线设置：通过跳线J2实现使能功能；跳线J5可用于自动跳过和强制连续导通模式（FCCM）的选择；跳线J7则可提供额外的5 - V输入，以达到进一步节能的目的。
• 测试点：提供了方便的测试点，便于探测关键波形，帮助我们更好地评估设备性能。

三、电气性能规格

3.1 输入特性

• 电压范围：输入电压范围为5 - 18 V，最大输入电流在VIN = 5 V、IO = 8 A时为2.5 A，无负载输入电流在VIN = 12 V、IO = 0 A且处于自动跳过模式时为1 mA。

  3.2 输出特性

• 输出电压：固定为1.2 V，在FCCM模式下，线路调节率（VIN = 5 V – 14 V）为0.2%，负载调节率（VIN = 12 V，IO = 0 A – 8 A）为0.5%，输出电压纹波在VIN = 12 V、IO = 8 A且处于FCCM模式时为10 mVpp。
• 输出负载电流：范围为0 - 12 A，输出过电流为15 A，软启动时间为1 ms。

  3.3 系统特性

• 开关频率：在VIN = 12 V、1.2 V / 4 A时为1000 kHz。
• 效率：峰值效率在VIN = 12 V、1.2 V / 8 A时为88.5%，满载效率为86.9%。
• 工作温度：为25 °C。

四、测试设置

4.1 测试设备

• 示波器：用于测量输出纹波，需设置为1 - MΩ阻抗、20 - MHz带宽、交流耦合、1 - µs / 格水平分辨率、20 - mV / 格垂直分辨率。通过将示波器探头尖端穿过TP7并将接地桶放在TP9来测量输出纹波电压。
• 电压源：输入电压源VIN必须是0到14 - V的可变直流源，能够提供10 ADC。将VIN连接到J1。
• 万用表：V1用于测量TP1（VIN）和TP4（GND）之间的输入电压；V2用于测量TP7（VOUT）和TP9（GND）之间的输出电压。
• 输出负载：必须是能够在1.2 V下提供0到15 ADC的电子恒阻模式负载。

4.2 推荐测试设置

在连接直流输入源VIN之前，建议将源电流限制在最大10 A，并确保VIN初始设置为0 V。连接电压表V1测量输入电压，连接负载到J3并设置为恒阻模式，连接电压表V2测量输出电压。

五、配置选项

5.1 开关频率选择

开关频率可以通过改变R3和R4的值来调整，默认设置为1 MHz。不同的电阻组合对应不同的开关频率，具体可参考文档中的表格。

5.2 模式选择

通过J5设置模式，有多种模式可供选择，如FCCM（强制连续导通模式）和自动跳过模式，每种模式又有不同的RC时间常数设置。

5.3 VDD引脚电源选择

通过J7可以启用和禁用控制器，VDD引脚输入电压范围为4.5 V到25 V。默认设置是VDD引脚通过R19连接到VIN引脚。

六、测试程序

6.1 线路和负载调节以及效率测量程序

按照测试设置进行EVM设置，确保负载设置为恒阻模式且电流为0 ADC，配置好所有跳线。增加VIN从0到12 V，移除J2上的跳线以启用控制器，测量VOUT电压。在不同的负载和输入电压下测试VOUT的调节情况，最后关闭转换器。

6.2 控制环路增益和相位测量程序

在反馈回路中使用10 - Ω的串联电阻进行环路响应分析。连接隔离变压器和测量探头，注入信号并改变频率来测量控制环路增益和相位裕度。在进行其他测量之前，需断开隔离变压器。

6.3 测试点列表

文档中列出了各个测试点的名称和功能，如TP1用于测量转换器输入电源电压，TP7用于测量输出电压等。

6.4 设备关机

关机时，先关闭负载，再关闭VIN。

七、EVM组装图和PCB布局

该评估模块采用六层、2 - oz铜电路板设计，文档中提供了多个层的组装图和铜层图，帮助我们了解其内部结构。

八、物料清单

文档详细列出了评估模块的物料清单，包括电容、电阻、电感、芯片等各个元件的型号、数量和制造商等信息。

通过对TPS53515降压转换器评估模块的介绍，我们可以看到它在低电压应用中的优势和灵活性。在实际设计中，我们可以根据具体需求进行配置和测试，以满足不同的应用场景。大家在使用过程中有没有遇到过类似模块的一些特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。