TPS548B22 SWIFT™ 降压转换器评估模块使用指南

在电子工程师的日常工作中，评估模块是验证和测试新设备性能的重要工具。今天，我们就来详细了解一下德州仪器（Texas Instruments）的 TPS548B22 SWIFT™ 降压转换器评估模块（EVM）。

文件下载：TPS548B22EVM-847.pdf

一、评估模块简介

PWR847EVM 评估模块采用了 TPS548B22 器件，这是一款高度集成的同步降压转换器，设计用于提供高达 25A 的电流输出。该评估模块专为典型的低压应用而设计，可作为单输出 DC - DC 转换器，同时提供多个测试点，方便评估其性能。它使用标称 12V 的输入总线，可在高达 25A 的负载电流下产生稳定的 1V 输出。

典型应用场景

• 企业存储领域：如企业存储设备、SSD、NAS 等。
• 通信基础设施：包括无线和有线通信基础设施。
• 工业应用：工业 PC、自动化设备、自动测试设备（ATE）、可编程逻辑控制器（PLC）以及视频监控系统等。
• 企业服务器及网络设备：企业服务器、交换机、路由器等。
• 集成电路供电：为 ASIC、SoC、FPGA、DSP 核心及 I/O 轨提供电源。

EVM 特性

• 稳定输出：可提供稳定的 1V 输出，最大稳态输出电流可达 25A。
• 测试便利：配备方便的测试点，便于探测关键波形。

二、电气性能规格

输入特性

• 电压范围：输入电压范围为 5V 至 14V（VIN 连接到 VDD）。
• 最大输入电流：当 VIN = 12V，输出电流 IO = 25A 时，最大输入电流为 12A。
• 无负载输入电流：VIN = 12V，IO = 0A 时，无负载输入电流为 60mA。

输出特性

• 输出电压：当输出电流为 10A 时，输出电压 VOUT 为 1V。
• 输出负载电流：输出负载电流范围为 0A 至 25A。
• 电压调节：线路调节（输入电压从 5V 到 14V）和负载调节（输出电流从 0A 到最大输出电流）均为 0.5%。
• 输出电压纹波：VIN = 12V，IOUT = 25A 时，输出电压纹波为 10mVPP。
• 输出过流：输出过流保护值为 32A。

系统特性

• 开关频率：开关频率 FSW 为 650kHz。
• 峰值效率：VIN = 12V，IO = 12A，FSW = 650kHz 时，峰值效率为 90%。
• 工作温度：工作温度范围为 0°C 至 85°C。

三、测试设备要求

电压源

输入电压源 VIN 必须是 0V 至 18V 的可变直流电源，且能够提供至少 12A 的直流电流。同时，外部电压源的输出阻抗必须远小于 100kΩ。

万用表

建议使用两个独立的万用表，一个用于测量输入电压 VIN，另一个用于测量输出电压 VOUT。

输出负载

推荐使用可变电子负载进行测试，该负载必须能够在低至 0.6V 的电压下提供 25A 的电流。

示波器

建议使用示波器测量输出噪声和纹波。输出纹波必须使用尖端 - 桶形方法或更好的方法进行测量，示波器应调整到 20MHz 带宽，交流耦合，50mV/ 格，时间基准设置为 1µs/ 格。

风扇

在高负载长时间运行时，可能需要使用小风扇对 EVM 进行强制风冷，以确保 EVM 上的器件温度保持在 105°C 以下。

推荐线规

为了使负载处的工作电压保持在其工作范围内，负载线的电压降必须尽可能低。建议使用 AWG 14 线（VOUT 正极和负极各使用 2 根并联），EVM 与负载之间的线长不超过 1.98 英尺，这样在最大 25A 负载下的电压降不超过 0.2V。

四、测试点、跳线和开关

评估模块上有多个测试点、跳线和开关，每个测试点都有其特定的功能，例如：

• TP5：用于测量电源开关节点。
• TP7：用于测量环路稳定性。
• JP4：2 针跳线，用于将控制引脚短路到 GND。

详细的测试点功能可参考文档中的 Table 7 - 1。

五、测试程序

线路和负载调节测量程序

1. 将 VOUT 连接到 J3，VOUT_GND 连接到 J5。
2. 确保电子负载设置为 0A。
3. 在施加 VIN 之前，确保 EVM 上提供的跳线在 J4 上短路。
4. 将 VIN 连接到 J1，VIN_GND 连接到 J2。
5. 使用数字万用表将 VIN 从 0V 增加到 12V。
6. 移除 J4 上的跳线以启用控制器。
7. 使用另一个数字万用表或示波器在 TP2 和 TP10 处测量输出电压 VOUT。
8. 将负载从 0A 变化到最大额定输出 25A，VOUT 必须保持在 Table 3 - 1 定义的调节范围内。
9. 将 VIN 从 5V 变化到 14V，VOUT 必须保持在调节范围内。
10. 将负载减小到 0A。
11. 将跳线放回 J4 以禁用转换器。
12. 将 VIN 减小到 0V 或关闭电源。

效率测量

为了测量 EVM 上功率级的效率，必须在正确的位置测量电压。因为否则测量结果会包含与功率级本身无关的效率损失，如铜迹线和输入输出连接器中的电压降所产生的损失不应包含在效率测量中。具体的测试点可参考 Table 8 - 2。

设备关机

1. 将负载电流减小到 0A。
2. 将输入电压减小到 0V。
3. 如果使用了外部风扇，关闭风扇。
4. 关闭设备。

六、性能数据和典型特性曲线

文档中提供了一系列典型性能曲线，包括效率、功率损耗、负载调节、瞬态响应、输出纹波、控制开启和关闭以及热成像等方面。这些曲线直观地展示了评估模块在不同条件下的性能表现，对于工程师了解和评估模块的性能非常有帮助。

七、EVM 组装图和 PCB 布局

文档中展示了 PWR - 847EVM 印刷电路板（PCB）的设计，包括顶层组装图、顶层阻焊层、顶层、内层和底层等各个层面的布局。该评估模块的所有层均采用 2oz 铜镀层。

八、材料清单

详细列出了评估模块所使用的各种组件，包括电容、电阻、电感、连接器、测试点等，每个组件都有其对应的型号、数量、值、制造商、描述和封装等信息。这对于工程师进行采购和了解模块的组成非常重要。

总结

TPS548B22 SWIFT™ 降压转换器评估模块为工程师提供了一个方便的平台，用于评估 TPS548B22 器件在实际应用中的性能。通过详细的电气性能规格、测试程序和性能数据，工程师可以更好地了解该模块的特点和适用场景。你在使用类似评估模块时，是否也遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。