TPS54917EVM - 367評(píng)估模塊：高效電源管理的理想之選

在電子工程師的日常工作中，電源管理模塊的選擇至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討一下德州儀器（Texas Instruments）的TPS54917EVM - 367評(píng)估模塊，看看它在電源管理方面有哪些出色的表現(xiàn)。

文件下載：TPS54917EVM-367.pdf

1. 模塊概述

TPS54917EVM - 367是一款用于評(píng)估TPS54917 SWIFT?調(diào)節(jié)器的模塊，旨在展示該調(diào)節(jié)器在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)小尺寸印刷電路板面積的能力。TPS54917是一款直流 - 直流轉(zhuǎn)換器，能夠在3V至4V的輸入電壓源下提供高達(dá)9A的輸出電流。其開關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為標(biāo)稱1600kHz，并且在封裝內(nèi)集成了高端和低端MOSFET以及柵極驅(qū)動(dòng)電路，低導(dǎo)通電阻的MOSFET有助于實(shí)現(xiàn)高效率，并在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。此外，補(bǔ)償組件位于集成電路外部，通過外部分壓器可實(shí)現(xiàn)輸出電壓的可調(diào)。該模塊還提供了可調(diào)慢啟動(dòng)、同步、使能和頻率調(diào)節(jié)輸入以及電源良好輸出等功能。

1.1 輸入電壓和輸出電流范圍

1.2 性能規(guī)格總結(jié)

2. 測試設(shè)置與結(jié)果

2.1 輸入/輸出連接

TPS54917EVM - 367配備了輸入/輸出連接器和測試點(diǎn)。需要使用能夠提供7A電流的電源通過一對18AWG電線連接到J1，負(fù)載則通過一對18AWG電線連接到J4，最大負(fù)載電流能力為9A。為減少電線損耗，應(yīng)盡量縮短電線長度。測試點(diǎn)TP2用于監(jiān)測 (V_{IN}) 輸入電壓，TP5作為接地參考；TP1用于監(jiān)測輸出電壓，TP6作為接地參考。

2.2 效率

該評(píng)估模塊的效率在負(fù)載電流約為1A - 2.5A時(shí)達(dá)到峰值，隨后隨著負(fù)載電流接近滿載而下降。在環(huán)境溫度為25°C時(shí)，效率曲線如圖所示。不過，由于內(nèi)部MOSFET的漏源電阻隨溫度變化，在較高環(huán)境溫度下效率可能會(huì)降低。

2.3 輸出電壓調(diào)節(jié)

• 負(fù)載調(diào)節(jié)：展示了TPS54917EVM - 367在不同負(fù)載電流下的輸出電壓變化情況，測量是在環(huán)境溫度為25°C時(shí)進(jìn)行的。
• 線性調(diào)節(jié)：體現(xiàn)了輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性。

2.4 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

當(dāng)輸入電壓為3.3V，電流從約25%的最大額定負(fù)載躍變到75%時(shí)，模塊的響應(yīng)如圖所示，包括輸出電壓的總峰 - 峰電壓變化（包含紋波和噪聲）。

2.5 環(huán)路特性

給出了在 (V_{IN}=3.3V) 、負(fù)載電流為4.5A時(shí)的增益和相位圖，反映了模塊的環(huán)路響應(yīng)特性。

2.6 輸出電壓紋波和輸入電壓紋波

在額定滿載9A、 (V{IN}=15V) 時(shí)，測量了輸出電壓紋波；在額定滿載9A、 (V{IN}=3.3V) 時(shí)，測量了輸入電壓紋波。

2.7 啟動(dòng)特性

展示了模塊相對于 (V_{IN}) 和使能信號(hào)的啟動(dòng)波形。當(dāng)使能電壓達(dá)到1.25V的閾值時(shí)，啟動(dòng)序列開始，內(nèi)部參考電壓以內(nèi)部設(shè)定的速率向0.8V上升，輸出電壓上升到外部設(shè)定的3.3V。

2.8 熱特性

在輸入電壓為3.3V、負(fù)載為9A的最壞情況下（無氣流，環(huán)境溫度25°C），IC的峰值溫度為85.8°C，遠(yuǎn)低于數(shù)據(jù)手冊中列出的最大推薦工作溫度150°C。

3. 電路板布局

3.1 布局特點(diǎn)

TPS54917EVM - 367的電路板布局采用了典型的用戶應(yīng)用方式。頂層包含 (V{IN}) 、 (V{OUT}) 和VPHASE的主要功率走線，以及TPS54917其余引腳的連接和大面積的接地區(qū)域。底層和內(nèi)部層為專用接地平面，通過多個(gè)過孔將頂層、底層和內(nèi)部接地區(qū)域連接起來，其中在TPS54917器件正下方有十二個(gè)過孔，為頂層接地平面到其他接地平面提供了熱路徑。輸入去耦電容和自舉電容盡可能靠近IC放置，電壓設(shè)定點(diǎn)電阻分壓器組件也靠近IC，電壓分壓器網(wǎng)絡(luò)在調(diào)節(jié)點(diǎn)與輸出電壓相連。

3.2 估計(jì)電路面積

該設(shè)計(jì)中使用的組件估計(jì)印刷電路板面積為 (0.55 in^{2}) ，此面積不包括測試點(diǎn)和連接器。

4. 物料清單和原理圖

4.1 物料清單

詳細(xì)列出了TPS54917EVM - 367所需的各種組件，包括電容、電感、電阻、連接器、測試點(diǎn)和集成電路等，同時(shí)還給出了組件的規(guī)格、尺寸、型號(hào)和制造商等信息。

4.2 原理圖

提供了TPS54917EVM - 367的原理圖，有助于工程師進(jìn)一步了解模塊的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。

5. 注意事項(xiàng)

• 該評(píng)估模塊僅用于工程開發(fā)、演示或評(píng)估目的，并非適用于一般消費(fèi)者使用的成品。
• 操作時(shí)必須在指定的輸入電壓范圍和輸出電流范圍內(nèi)使用，超出范圍可能導(dǎo)致意外操作和不可逆損壞。
• 正常運(yùn)行時(shí)，部分電路組件的外殼溫度可能高于55°C，操作時(shí)需注意避免燙傷。
• 該模塊未經(jīng)過電磁兼容性、受限物質(zhì)、回收等相關(guān)指令的測試，可能不符合這些指令的技術(shù)要求。

總的來說，TPS54917EVM - 367評(píng)估模塊在電源管理方面表現(xiàn)出色，具有高效率、良好的電壓調(diào)節(jié)性能和合理的電路板布局等優(yōu)點(diǎn)。對于電子工程師來說，它是一個(gè)值得考慮的電源管理解決方案。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似模塊的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。