TPS54325 降压转换器评估模块使用指南

在电子设计领域，降压转换器是常用的电源转换器件。德州仪器（Texas Instruments）的 TPS54325 降压转换器评估模块（TPS54325EVM）为工程师提供了一个便捷的测试和开发平台。本文将基于该模块的用户指南，为大家详细介绍其相关信息。

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一、引言

1.1 背景

TPS54325 是一款单通道、自适应导通时间的 D - CAP2™ 模式同步降压转换器。系统设计师可以利用它以低成本、低元件数量和低静态电流的解决方案完成各种终端设备的 DC/DC 转换器设计。其主控制回路采用 D - CAP2™ 模式，针对低 ESR 输出电容（如 POSCAP、SP - CAP、高聚合物化学电容或陶瓷电容）进行了优化，无需外部补偿组件即可提供快速瞬态响应。该转换器设计用于从 4.5 V 至 18 V 的输入控制电压源（VCC）、2.0 V 至 18 V 的输入电源电压源（VIN）提供高达 3 A 的输出，输出电压范围为 0.76 V 至 5.5 V。评估模块的额定输入电压和输出电流范围如下：	EVM	输入电压范围	输出电流范围
TPS54325EVM	VIN = 5 V 至 17 V	0 A 至 3 A

1.2 性能规格总结

在输入电压 (V_{IN}=12V)、输出电压为 1.05 V（除非另有说明）、环境温度为 25°C（除非另有说明）的条件下，TPS54325EVM 的性能规格如下：	规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压范围（VIN）	-	5	12	17	V
输出电压	-	-	1.05	-	V
工作频率	VIN = 12 V，Iout1 = 1 A	-	700	-	kHz
输出电流范围	-	0	-	3	A
过流限制	VIN = 12 V	-	-	4.1	A
输出纹波电压	VIN = 12 V，Iout1 = 3 A	-	-	9	mVp - p
效率	VIN = 12 V，VOUT = 3.3 V，IOUT = 1.2 A	-	91	-	%

1.3 修改

评估模块设计用于展示 TPS54325 的功能集，也可以进行一些修改。例如，通过改变电阻 R1 和 R4 的值（R2 固定）可以改变 EVM 的输出电压，输出电压计算公式为： [V_{0}=0.765 cdotleft(1+frac{R 1+R 4}{R 2}right)] 常见输出电压对应的 R1、R4 值如下表所示：	输出电压 (V)	R1(Ω)	R4(Ω)	R2(Ω)	C9(pF)	L1(H)
1.0	6.8 k	100	22 k	1.5 μ	-
1.05	8.2 k	220	22 k	1.5 μ	-
1.2	12 k	820	22 k	1.5 μ	-
1.8	27 k	3.0 k	22 k	10 - 22	2.2 μ
2.5	47 k	3.0 k	22 k	10 - 22	2.2 μ
3.3	68 k	4.7 k	22 k	10 - 22	2.2 μ
5	120 k	1.2 k	22 k	10 - 22	3.3 μ

二、测试设置与结果

2.1 测试设置

按照图 2 - 1 所示连接测试设备和 TPS54325EVM 板，包括示波器、数字万用表（DMM）、电子负载和电源等。

2.2 测试步骤

1. 确保开关 SW1（EN）处于“OFF”位置。
2. 向 VIN 和 VINGND 端子施加适当的 (V{IN}) 电压。
3. 打开 SW1（EN）以启用 EVM 输出电压。

2.3 效率

图 2 - 2 展示了 TPS54325EVM 在环境温度为 25°C 时的效率。通过使用表 1 - 3 中的 R1 和 R4 值，可将 EVM 修改为 3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 输出进行测试。

2.4 负载调节

图 2 - 3 显示了 TPS54325EVM 的负载调节情况，反映了输出电压随输出电流变化的特性。

2.5 线性调节

图 2 - 4 展示了 TPS54325EVM 的线性调节情况，体现了输出电压随输入电压变化的特性。

2.6 负载瞬态响应

图 2 - 5 显示了 TPS54325EVM 对负载瞬态的响应，电流阶跃从 0 A 到 3 A 的最大额定负载，展示了总峰 - 峰电压变化。

2.7 输出电压纹波

图 2 - 6 展示了 TPS54325EVM 在额定满载 3 A 输出电流时的输出电压纹波情况。

2.8 输入电压纹波

图 2 - 7 展示了 TPS54325EVM 在额定满载 3 A 输出电流时的输入电压纹波情况。

2.9 启动

图 2 - 8 展示了 TPS54325EVM 的启动波形。

2.10 开关频率

图 2 - 9 展示了 TPS54325EVM 的开关频率随输入电压的变化情况。

三、电路板布局

3.1 布局

TPS54325EVM 的电路板布局如图 3 - 1 至图 3 - 6 所示。顶层包含 (V{IN})、(VOUT) 以及 SW1 和 SW2 节点的主要功率走线，还有 TPS54325 引脚的连接和大面积的功率地（PGND），连接到 TPS54325 的引脚 8 和 9。第一层内部层是一个分割的接地平面，包含大面积的功率地（PGND）区域和较小的信号地（GND）区域。第二层内部层包含额外的 (VIN) 走线以及从开关 SW1 到 (V{CC}) 的连接，其余部分为功率地（PGND）区域。底层包含其余的电路互连走线和信号接地平面（GND），通过引脚附近的过孔连接到 TPS54325 的引脚 5。信号地和功率地在电气上是共通的，它们在 PCB 上的 TPS54325 引脚 5 和功率焊盘处连接在一起。输入去耦电容和所有元件应尽可能靠近 IC 放置。

四、原理图和物料清单

4.1 原理图

图 4 - 1 为 TPS54325EVM 的原理图，展示了电路的连接方式和元件布局。

4.2 物料清单

TPS54325EVM 的物料清单包含了各种元件的详细信息，如电容、电阻、电感、二极管、开关、测试点和集成电路等，具体信息如下表所示：	参考设计号	数量	描述	尺寸	制造商	零件编号
C1	0	电容，NPCAP，330μF，6.3 - Vdc，14 - mΩ，20%	6.6 x 7.2 mm	NIPPON CHEMI - CON	APXE6R3ARA331
C2	1	陶瓷电容，0.1 μF，50 V，B，10%	0603	TDK	C1608JB1H104K
C3, C16	2	陶瓷电容，10 μF，25 V，X5R，10%	1210	TDK	C3225X5R1E106K
……	……	……	……	……	……
U1	1	3 - A 单同步转换器，集成高端和低端 MOS FET	PWP14	TI	TPS54325PWP

综上所述，TPS54325EVM 评估模块为工程师提供了一个全面的测试和开发平台，通过对其性能的测试和分析，能够更好地了解 TPS54325 降压转换器的特性，为实际应用提供有力支持。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。