TPS562200 降压转换器评估模块使用指南

在电子设计领域，电源模块的性能和稳定性至关重要。TPS562200 降压转换器评估模块（TPS562200EVM - 601）为工程师们提供了一个便捷的测试和验证平台。本文将依据官方用户指南，详细介绍该评估模块的相关信息。

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一、引言

1.1 TPS562200 转换器特点

TPS562200 是一款单路、自适应导通时间、D - CAP2™ 模式的同步降压转换器，其显著优势在于所需外部组件数量极少。D - CAP2 控制电路针对低 ESR 输出电容器（如 POSCAP、SP - CAP 或陶瓷类型）进行了优化，具备快速瞬态响应能力，且无需外部补偿。其开关频率内部设定为标称 650 kHz，同时，高端和低端开关 MOSFET 以及栅极驱动电路都集成在 TPS562200 封装内。MOSFET 的低漏源导通电阻使得 TPS562200 能够实现高效率，并有助于在高输出电流时保持较低的结温。该转换器设计用于从 4.5 V 至 17 V 的输入电压源提供高达 2 A 的输出，输出电压范围为 0.8 V 至 6.5 V。

1.2 TPS562200EVM - 601 评估模块

TPS562200EVM - 601 评估模块是一个单路同步降压转换器，可在 4.5 V 至 17 V 的输入电压下提供 1.05 V、2 A 的输出。其额定输入电压和输出电流范围如下表所示：	EVM	输入电压范围	输出电流范围
TPS562200EVM - 601	4.5 V 至 17 V	0 A 至 2 A

二、性能规格总结

TPS562200EVM - 601 的性能规格总结如下（除非另有说明，输入电压 (V_{IN}=12V)，输出电压为 1.05 V，环境温度 25°C）：	规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压范围 ((V_{IN}))	-	4.5	12	17	V
输出电压	-	-	1.05	-	V
工作频率	(V{IN}=12V)，(I{O}=2A)	-	650	-	kHz
输出电流范围	-	0	-	2	A
过流限制	(V{IN}=12V)，(L{O}=2.2µH)	-	-	-	A
输出纹波电压	(V{IN}=12V)，(I{O}=2A)	-	-	20	(mV_{PP})

三、模块修改

3.1 输出电压设定点

若要更改评估模块的输出电压，需要改变电阻 R5 的值。通过以下公式可计算特定输出电压下 R5 的值： [R5=frac{R6times(V_{OUT}-0.765V)}{0.765V}] 对于常见输出电压，R5 的值如下表所示。对于 1.8 V 及以上的较高输出电压，可使用前馈电容器（C9）来改善相位裕度，印刷电路板上提供了该组件（C9）的焊盘。需注意，表中给出的值为标准值，并非使用公式精确计算的值。	输出电压 (V)	(L1 (µH))	(C6 + C7 + C8 (µF))	(C9 (pF))	(R5 (kΩ))	(R6 (kΩ))
1.0	15.4	49.9	1.5	2.2	4.7
1.05	18.7	49.9	1.5	2.2	4.7
1.2	28.7	49.9	1.5	2.2	4.7
1.5	47.5	49.9	1.5	2.2	4.7
1.8	68.1	49.9	可选，最大 10 pF	1.5	2.2
2.5	113	49.9	可选，最大 10 pF	2.2	3.3
3.3	165	49.9	可选，最大 10 pF	2.2	3.3
5.0	274	49.9	可选，最大 10 pF	3.3	4.7
6.5	374	49.9	可选，最大 10 pF	3.3	4.7

四、测试设置与结果

4.1 输入/输出连接

TPS562200EVM - 601 配备了输入/输出连接器和测试点，具体如下：	参考标号	功能
J1	(V{IN})（(V{IN}) 范围见引言表格）
J2	(V_{OUT})，1.05 V，最大 2 A
JP1	EN 控制。将 EN 与 GND 短接可禁用输出，将 EN 与 (V_{IN}) 短接可启用输出
TP1	(V_{IN}) 正监测点
TP2	GND 监测测试点
TP3	EN 测试点
TP4	开关节点测试点
TP5	环路响应测量测试点
TP6	(V_{OUT}) 正监测点
TP7	GND 监测测试点

使用时，需将能够提供 2 A 电流的电源通过一对 20 - AWG 电线连接到 J1，负载通过一对 20 - AWG 电线连接到 J2，最大负载电流能力为 2 A。为减少电线损耗，应尽量缩短电线长度。

4.2 启动程序

启动步骤如下：

1. 确保 JP1（启用控制）的引脚 1 和 2 被跳线覆盖，将 EN 与 GND 短接，禁用输出。
2. 将适当的 (V_{IN}) 电压施加到 VI（J1 - 2）和 GND（J1 - 1）。
3. 将 JP1（启用控制）的跳线从引脚 1 和 2（EN 和 GND）移动到引脚 2 和 3（EN 和 (V_{IN})），启用输出。

4.3 效率

在环境温度为 25°C 时，TPS562200EVM - 601 的效率曲线如图 4 - 1 所示，轻载效率曲线如图 4 - 2 所示。从曲线中可以直观地看到不同输入电压和输出电流下的效率情况，这有助于工程师评估在不同工作条件下模块的能耗表现。

4.4 负载调节

TPS562200EVM - 601 的负载调节曲线如图 4 - 3 所示。负载调节反映了输出电压随负载电流变化的情况，通过该曲线可以评估模块在不同负载下保持输出电压稳定的能力。

4.5 线路调节

线路调节曲线如图 4 - 4 所示，它展示了输出电压随输入电压变化的情况。良好的线路调节性能意味着模块能够在输入电压波动时，仍保持输出电压的相对稳定。

4.6 负载瞬态响应

TPS562200EVM - 601 对负载瞬态的响应如图 4 - 5 所示。在实际应用中，负载可能会突然变化，模块的负载瞬态响应能力决定了其能否快速调整输出电压，以适应负载的变化。

4.7 输出电压纹波

不同输出电流下的输出电压纹波如图 4 - 6、图 4 - 7 和图 4 - 8 所示。输出电压纹波是衡量电源模块输出质量的重要指标，较小的纹波意味着更稳定的输出电压。

4.8 输入电压纹波

输出电流为 2 A 时的输入电压纹波如图 4 - 9 所示。输入电压纹波反映了模块对输入电源的影响，以及在工作过程中对输入电压稳定性的要求。

4.9 启动

TPS562200EVM - 601 相对于 (V_{IN}) 和 EN 的启动波形分别如图 4 - 10 和图 4 - 11 所示。了解启动波形有助于工程师掌握模块在启动过程中的电压变化情况，确保系统能够正常启动。

4.10 关闭

TPS562200EVM - 601 相对于 (V_{IN}) 和 EN 的关闭波形分别如图 4 - 12 和图 4 - 13 所示。在系统关闭时，模块的关闭特性对于保护设备和避免电压冲击至关重要。

五、电路板布局

5.1 布局

TPS562200EVM - 601 的电路板布局如图 5 - 1 和图 5 - 2 所示。顶层包含 (V{IN})、(V{OUT}) 和接地的主电源走线，还有 TPS562209 引脚的连接以及大面积的接地填充。大多数信号走线也位于顶层，输入去耦电容器 C1、C2 和 C3 尽可能靠近 IC 放置。输入和输出连接器、测试点以及所有组件都位于顶层。底层是接地平面，还有开关节点铜填充、信号接地铜填充以及从调节点到电阻分压器网络顶部的反馈走线。合理的电路板布局有助于减少电磁干扰，提高模块的性能和稳定性。

六、原理图、物料清单和参考资料

6.1 原理图

TPS562200EVM - 601 的原理图如图 6 - 1 所示。原理图清晰地展示了模块的电路结构和各组件之间的连接关系，是工程师进行电路分析和故障排查的重要依据。

6.2 物料清单

物料清单详细列出了模块所使用的各种组件，包括数量、值、描述、封装、参考标号、部件编号和制造商等信息，如下表所示：	QTY	值	描述	封装	参考标号	部件编号	制造商
1	印刷电路板	PWR601	Any	-	-	-
2	10uF	CAP, CERM, 10uF, 25V, +/-10%, X5R, 0805	0805	C2012X5R1E106K125AB	TDK
1	0.01uF	CAP, CERM, 0.01uF, 50V, +/-10%, X7R, 0603	0603	C1608X7R1H103K	TDK
1	0.1uF	CAP, CERM, 0.1uF, 50V, +/-10%, X7R, 0603	0603	C1608X7R1H104K	TDK
2	22uF	CAP, CERM, 22uF, 6.3V, +/-20%, X5R, 1206	1206	C3216X5R0J226K	TDK
2	2x1	Conn Term Block, 2POS, 3.81mm, TH	2POS Terminal Block	1727010	Phoenix Contact
1	1x3	Header, TH, 100mil, 1x3, Gold plated, 230 mil above insulator	-	-	PBC03SAAN	Sullins Connector Solutions
1	2.2 uH	Inductor, Power Line, Magnetic Shielded, ±30% 6.9x7.2 mm	-	-	CLF7045T2R2N	TDK
1	-	Thermal Transfer Printable Labels, 1.250" W x 0.250" H - 10,000 per roll	PCB Label 1.25"H x 0.250"W	-	THT - 13 - 457 - 10	Brady
1	10.0k	RES, 10.0k ohm, 1%, 0.1W, 0603	0603	CRCW060310K0FKEA	Vishay - Dale
2	0	RES, 0 ohm, 5%, 0.1W, 0603	0603	ERJ - 3GEY0R00V	Panasonic
1	18.7k	RES, 18.7k ohm, 1%, 0.1W, 0603	0603	CRCW060318K7FKEA	Vishay - Dale
1	49.9k	RES, 49.9k ohm, 1%, 0.1W, 0603	0603	CRCW060349K9FKEA	Vishay - Dale
1	1x2	Shunt, 2mm, Gold plated, Black	2mm Shunt, Closed Top	-	2SN - BK - G	Samtec
2	-	Red Test Point, Miniature, Red, TH	Red Miniature Testpoint	-	5000	Keystone
2	-	Black Test Point, Miniature, Black, TH	Black Miniature Testpoint	-	5001	Keystone
2	-	White Test Point, Miniature, White, TH	White Miniature Testpoint	-	5002	Keystone
1	-	Yellow Test Point, Miniature, Yellow, TH	Yellow Miniature Testpoint	-	5004	Keystone
1	-	4.5V to 17 V Input, 2 - A Synchronous Step - Down SWIFT Converter with Eco - Mode	-	-	DDC0006A	TPS562200DDC	Texas Instruments
0	-	CAP, CERM, 0603	0603	-	-	-
0	-	CAP, CERM, 1206	1206	-	-	-
0	-	CAP, CERM, 0603	0603	-	-	-
0	-	RES, 0603	0603	-	-	-

6.3 参考资料

参考资料中推荐了 TPS56220x 4.5 V 至 17 V 输入、2 - A 同步降压稳压器在 SOT - 23 封装的数据手册（SLVSCB0），工程师可以进一步查阅该资料以获取更详细的信息。

七、修订历史

从 2014 年 1 月的版本到 2021 年 8 月的版本，主要更新了用户指南标题，并更新了文档中表格、图形和交叉引用的编号格式。

综上所述，TPS562200EVM - 601 评估模块为工程师提供了一个全面的测试平台，通过对其性能规格、测试结果、电路板布局等方面的了解，工程师可以更好地评估该模块是否满足实际应用的需求。在实际设计过程中，你是否遇到过类似电源模块的应用问题？你是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。