TPS53319EVM - 136評估模塊：低電壓應用的理想之選

在電子工程師的日常工作中，高效且穩(wěn)定的電源轉(zhuǎn)換模塊是設計中不可或缺的部分。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的 TPS53319EVM - 136 評估模塊，看看它在低電壓應用中能為我們帶來怎樣的表現(xiàn)。

文件下載：TPS53319EVM-136.pdf

一、模塊概述

TPS53319EVM - 136 評估模塊采用了 TPS53319 芯片，這是一款具備集成 MOSFET 的 14A 同步降壓轉(zhuǎn)換器，采用 D - CAP 模式。它能夠在 12V 輸入總線的條件下，提供高達 14A 的 1.5V 固定輸出電壓，適用于服務器/存儲、工作站和桌面電腦以及電信基礎設施等多種典型應用場景。

特點

• 強大的輸出能力：能夠提供 14A 的直流穩(wěn)態(tài)輸出電流，滿足高負載需求。
• 預偏置啟動支持：支持預偏置輸出電壓啟動，增強了模塊的靈活性和適應性。
• 可配置選項豐富：通過 J3 可選擇開關(guān)頻率，J4 可選擇軟啟動時間，J5 可進行自動跳過和強制 CCM 模式選擇，J6 可實現(xiàn)使能功能。
• 便于測試：提供了方便的測試點，可用于探測關(guān)鍵波形，便于工程師進行性能評估。

二、電氣性能規(guī)格

輸入特性

• 電壓范圍：輸入電壓范圍為 8V - 20V，最大輸入電流在 VIN = 8V、IO = 14A 時為 2.874A，在 VIN = 20V、IO = 0A 且處于自動跳過模式下，無負載輸入電流為 0.7mA。

  輸出特性

• 輸出電壓：固定輸出電壓為 1.5V，線路調(diào)節(jié)率（VIN = 8V - 20V）為 0.1%，負載調(diào)節(jié)率（VIN = 12V，IO = 0A - 14A，自動跳過模式）為 1%。
• 輸出電壓紋波：在 VIN = 12V、IO = 14A 時，輸出電壓紋波為 15mVpp。
• 輸出負載電流：范圍為 0 - 14A，輸出過電流保護點為 16A。

  系統(tǒng)特性

• 開關(guān)頻率：默認開關(guān)頻率為 500kHz。
• 效率：在 VIN = 12V、1.5V/8A 時，峰值效率為 91.68%；在 VIN = 12V、1.5V/14A 時，滿載效率為 90.04%。
• 工作溫度：工作溫度為 25°C。

三、測試設置

測試設備

• 電壓源：輸入電壓源 VIN 應為 0V - 20V 的可變直流源，能夠提供 10ADC 的電流，將 VIN 連接到 J1。
• 萬用表：使用 V1 測量 TP1（VIN）和 TP10（GND）之間的輸入電壓，V2 測量 TP2（VOUT）和 TP11（GND）之間的輸出電壓，A1 測量 VIN 輸入電流。
• 輸出負載：輸出負載應為電子恒阻模式負載，能夠在 1.5V 下提供 0A - 16ADC 的電流。
• 示波器：可使用數(shù)字或模擬示波器測量輸出紋波，設置為 1MΩ 阻抗、20MHz 帶寬、AC 耦合、2μs/division 水平分辨率和 20mV/division 垂直分辨率。通過將示波器探頭尖端穿過 TP2 并將接地桶放在 TP11 上測量輸出紋波電壓。
• 推薦線規(guī)：VIN 到 J1（12V 輸入）推薦使用 AWG #16 線，總長度小于四英尺；J2 到負載推薦使用最小 AWG #14 線，總長度小于四英尺。

推薦測試設置

在 ESD 工作站工作時，確保在給 EVM 供電前，將任何腕帶、靴帶或墊子連接到接地參考。輸入連接方面，連接 DC 輸入源 VIN 前，建議將源電流限制在最大 10A，初始將 VIN 設置為 0V 并按圖連接；連接電壓表 V1 測量輸入電壓，連接電流表 A1 測量輸入電流。輸出連接方面，將負載連接到 J2 并設置為恒阻模式，在施加 VIN 前將負載設置為吸收 0Adc；連接電壓表 V2 測量輸出電壓。

四、配置選項

開關(guān)頻率選擇

通過 J3 可設置開關(guān)頻率，默認設置為 500kHz，不同的跳線設置對應不同的電阻連接和開關(guān)頻率，如頂部（1 - 2 引腳短路）對應 250kHz，底部（15 - 16 引腳短路）對應 970kHz。

軟啟動選擇

J4 可設置軟啟動時間，默認設置為 1.4ms，不同的跳線設置對應不同的軟啟動時間，如頂部（1 - 2 引腳短路）對應 0.7ms，底部（7 - 8 引腳短路）對應 5.6ms。

模式選擇

J5 可設置模式，默認設置為自動跳過模式，頂部（1 - 2 引腳短路）為自動跳過，底部（3 - 4 引腳短路）為強制 CCM 模式。

使能選擇

J6 可啟用和禁用控制器，默認設置為 J6 上的跳線短路以禁用控制器，無跳線短路則啟用控制器。

五、測試程序

線/負載調(diào)節(jié)和效率測量程序

按照測試設置和配置要求設置 EVM，確保負載設置為恒阻模式且吸收 0Adc，所有跳線配置正確，在施加 Vin 前 J6 上的跳線短路。將 Vin 從 0V 增加到 12V，移除 J6 上的跳線啟用控制器，使用 V2 測量 Vout 電壓，改變負載從 0 - 14Adc，Vout 應保持在負載調(diào)節(jié)范圍內(nèi)；改變 Vin 從 8V 到 20V，Vout 應保持在線路調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。最后，將跳線放在 J6 上禁用控制器，將負載減小到 0A，將 Vin 減小到 0V。

控制回路增益和相位測量程序

TPS53319EVM - 136 在反饋回路中包含一個 10Ω 串聯(lián)電阻用于回路響應分析。設置 EVM 后，連接隔離變壓器到測試點 TP6 和 TP7，將輸入信號幅度測量探頭（通道 A）連接到 TP6，輸出信號幅度測量探頭（通道 B）連接到 TP7，將通道 A 和通道 B 的接地引線連接到 TP9，通過隔離變壓器注入約 20mV 或更小的信號，從 100Hz 到 1MHz 掃描頻率，可測量控制回路增益和相位裕度。在進行其他測量前，斷開隔離變壓器與波特圖測試點的連接，以免信號注入反饋影響其他測量的準確性。

測試點列表

該模塊提供了多個測試點，如 TP1 用于測量控制器輸入 VIN，TP2 用于測量輸出電壓 VOUT 等，每個測試點都有其特定的功能。

設備關(guān)機

測試結(jié)束后，先關(guān)閉負載，再關(guān)閉 VIN。

六、性能數(shù)據(jù)和典型特性曲線

文檔中給出了一系列典型性能曲線，包括效率、負載調(diào)節(jié)、線路調(diào)節(jié)、使能開啟/關(guān)閉、輸出紋波、開關(guān)節(jié)點、輸出瞬態(tài)等方面。這些曲線直觀地展示了模塊在不同條件下的性能表現(xiàn)，幫助工程師更好地了解模塊的特性。例如，效率曲線顯示了在不同輸入電壓和負載電流下的效率變化情況，負載調(diào)節(jié)曲線展示了輸出電壓隨負載電流的變化。

七、EVM 組裝圖和 PCB 布局

TPS53319EVM - 136 的印刷電路板采用 6 層、2oz 銅電路板設計，文檔中提供了從頂層到底層的組裝圖和銅層布局圖，方便工程師進行硬件設計和調(diào)試。

八、物料清單

文檔列出了 EVM 的組件清單，包括電容、電感、電阻和集成電路等，詳細說明了每個組件的數(shù)量、參考編號、描述和制造商部件編號，為工程師進行物料采購和電路設計提供了依據(jù)。

總的來說，TPS53319EVM - 136 評估模塊在低電壓應用中表現(xiàn)出色，其豐富的可配置選項和良好的性能特性為電子工程師提供了一個可靠的電源轉(zhuǎn)換解決方案。你在使用類似評估模塊時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。