探索 TPS563219EVM - 663:3A 調(diào)節(jié)器評估模塊深度解析
在電子工程師的日常工作中,一款出色的電源調(diào)節(jié)器評估模塊能為設(shè)計帶來極大的便利和可靠性。今天,我們就來深入了解德州儀器(Texas Instruments)的 TPS563219EVM - 663 3A 調(diào)節(jié)器評估模塊。
文件下載:TPS563219EVM-663.pdf
1. 產(chǎn)品概述
TPS563219 是一種單路、自適應(yīng)導通時間、采用 D - CAP2?模式的同步降壓轉(zhuǎn)換器,具有極低的外部元件數(shù)量要求。D - CAP2 控制電路針對低 ESR 輸出電容器(如 POSCAP、SP - CAP 或陶瓷類型)進行了優(yōu)化,具備快速瞬態(tài)響應(yīng)且無需外部補償。其慢啟動時間可外部編程,還有專用的 Power Good (PG) 引腳,有助于電壓監(jiān)測和排序。開關(guān)頻率內(nèi)部設(shè)定為標稱 650 kHz,高端和低端開關(guān) MOSFET 與柵極驅(qū)動電路集成在 TPS563219 封裝內(nèi),低的 MOSFET 漏源導通電阻使 TPS563219 能夠?qū)崿F(xiàn)高效率,并在高輸出電流時保持較低的結(jié)溫。
TPS563219EVM - 663 評估模塊(EVM)是一個單路同步降壓轉(zhuǎn)換器,可在 4.5V 至 17V 的輸入電壓下提供 1.05V/3A 的輸出。
輸入輸出范圍
| EVM | 輸入電壓范圍 | 輸出電流范圍 |
|---|---|---|
| TPS563219EVM - 663 | (V_{IN}) = 4.5V 至 17V | 0A 至 3A |
2. 性能規(guī)格總結(jié)
| 在輸入電壓 (V_{IN}=12V)、輸出電壓 1.05V 以及環(huán)境溫度 25°C(除非另有說明)的條件下,TPS563219EVM - 663 的性能規(guī)格如下: | 規(guī)格 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電壓范圍 ((V_{IN})) | 4.5 | 12 | 17 | V | ||
| CH1 輸出電壓 | 1.05 | V | ||||
| 工作頻率 | (V{IN}=12V),(I{O}=3A) | 650 | kHz | |||
| 輸出電流范圍 | 0 | 3 | A | |||
| 過流限制 | (V{IN}=12V),(L{O}=1.5μH) | A | ||||
| 輸出紋波電壓 | (V{IN}=12V),(I{O}=3A) | 20 | (mV_{PP}) |
3. 模塊修改:輸出電壓設(shè)定點
| 如果需要改變 EVM 的輸出電壓,就需要改變電阻 R1 的值。改變 R1 的值可以使輸出電壓高于 0.765V,特定輸出電壓下 R1 的值可以通過公式 (R1=frac{R2 times(V_{OUT } - 0.765V)}{0.765V}) 計算得出。以下是一些常見輸出電壓對應(yīng)的 R1 值: | 輸出電壓 (V) | R1 (kΩ) | R2 (kΩ) | L1 (μH) | C5 + C6 + C7 (μF) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 典型值 | 最大值 | ||||
| 1.0 | 3.09 | 10.0 | 1.5 | 2.2 | 4.7 | 20 - 68 |
| 1.05 | 3.74 | 10.0 | 1.5 | 2.2 | 4.7 | 20 - 68 |
| 1.2 | 5.76 | 10.0 | 1.5 | 2.2 | 4.7 | 20 - 68 |
| 1.5 | 9.53 | 10.0 | 1.5 | 2.2 | 4.7 | 20 - 68 |
| 1.8 | 13.7 | 10.0 | 1.5 | 2.2 | 4.7 | 20 - 68 |
| 2.5 | 22.6 | 10.0 | 2.2 | 3.3 | 4.7 | 20 - 68 |
| 3.3 | 33.2 | 10.0 | 2.2 | 3.3 | 4.7 | 20 - 68 |
| 5.0 | 54.9 | 10.0 | 3.3 | 4.7 | 4.7 | 20 - 68 |
| 6.5 | 75.0 | 10.0 | 3.3 | 4.7 | 4.7 | 20 - 68 |
4. 測試設(shè)置與結(jié)果
4.1 輸入/輸出連接
| TPS563219EVM - 663 配備了輸入/輸出連接器和測試點。需要一個能夠提供 3A 電流的電源通過一對 20 - AWG 電線連接到 J1,負載通過一對 20 - AWG 電線連接到 J2,最大負載電流能力為 3A。為減少電線損耗,電線長度應(yīng)盡量縮短。測試點 TP1 用于監(jiān)測 (V_{IN}) 輸入電壓,TP2 作為接地參考;TP7 用于監(jiān)測輸出電壓,TP8 作為接地參考。 | 參考標識 | 功能 |
|---|---|---|
| J1 | (V{IN})((V{IN}) 范圍見表格 1) | |
| J2 | (V_{OUT}),1.05V,最大 3A | |
| JP1 | EN 控制。將 EN 與 GND 短接禁用,將 EN 與 (V_{IN}) 短接啟用 | |
| TP1 | (V_{IN}) 正監(jiān)測點 | |
| TP2 | GND 監(jiān)測測試點 | |
| TP3 | EN 測試點 | |
| TP4 | 開關(guān)節(jié)點測試點 | |
| TP5 | 環(huán)路響應(yīng)測量測試點 | |
| TP6 | (V_{OUT}) 正監(jiān)測點 | |
| TP7 | GND 監(jiān)測測試點 |
4.2 啟動程序
啟動過程如下:
- 確保 JP1(啟用控制)引腳 1 和 2 被跳線覆蓋,將 EN 與 GND 短接,禁用輸出。
- 向 (V{IN})(J1 - 2)和 GND(J1 - 1)施加適當?shù)?(V{IN}) 電壓(參考表格 1 中的 (V_{IN}) 電壓范圍)。
- 將 JP1(啟用控制)的跳線從引腳 1 和 2(EN 和 GND)移動到引腳 2 和 3(EN 和 (V_{IN})),啟用輸出。
4.3 效率
在環(huán)境溫度為 25°C 時,TPS563219EVM - 663 的效率如圖 1 所示,輕載效率如圖 2 所示。
4.4 負載調(diào)節(jié)
TPS563219EVM - 663 在 5V 輸入和 12V 輸入時的負載調(diào)節(jié)情況分別如圖 3 和圖 4 所示。
4.5 線路調(diào)節(jié)
TPS563219EVM - 663 的線路調(diào)節(jié)情況如圖 5 所示。
4.6 負載瞬態(tài)響應(yīng)
TPS563219EVM - 663 對負載瞬態(tài)的響應(yīng)如圖 6 所示,圖中顯示了電流階躍和轉(zhuǎn)換速率以及總峰 - 峰電壓變化。
4.7 輸出電壓紋波
當 (I_{OUT}=3A) 時,TPS563219EVM - 663 的輸出電壓紋波如圖 7 所示。
4.8 輸入電壓紋波
當 (I_{OUT}=3A) 時,TPS563219EVM - 663 的輸入電壓紋波如圖 8 所示。
4.9 啟動
在負載為 (1Ω) 電阻時,TPS563219EVM - 663 相對于 (V_{IN}) 和 EN 的啟動波形分別如圖 9 和圖 10 所示。
4.10 關(guān)機
在負載為 (1Ω) 電阻時,TPS563219EVM - 663 相對于 (V_{IN}) 和 EN 的關(guān)機波形分別如圖 11 和圖 12 所示。
5. 電路板布局
TPS563219EVM - 663 的電路板布局包括頂層和底層。頂層包含 (V{IN})、(V{OUT}) 和接地的主要電源走線,還有 TPS563219 引腳的連接以及大面積的接地區(qū)域,大部分信號走線也位于頂層。輸入去耦電容 C1、C2 和 C3 盡可能靠近 IC 放置。輸入和輸出連接器、測試點以及所有組件都位于頂層。底層是接地平面,還有開關(guān)節(jié)點銅填充、信號接地銅填充以及從調(diào)節(jié)點到電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)頂部的反饋走線。
6. 原理圖、物料清單和參考資料
6.1 原理圖
TPS563219EVM - 663 的原理圖如圖 16 所示。
6.2 物料清單
| 詳細的物料清單包含了各個元件的設(shè)計標識、數(shù)量、值、描述、封裝、參考零件編號和制造商等信息,例如: | 設(shè)計標識 | 數(shù)量 | 值 | 描述 | 封裝 | 參考零件編號 | 制造商 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C1, C5 | 2 | 0.1uF | CAP, CERM, 0.1uF, 25V, +/-10%, X5R, 0603 | 0603 | GRM188R61E104KA01D | MuRata | |
| C2, C3 | 2 | 10uF | CAP, CERM, 10uF, 25V, +/-10%, X5R, 1210 | 1210 | GRM32DR61E106KA12L | MuRata | |
| … | … | … | … | … | … | … |
6.3 參考資料
可參考 TPS56x219 4.5V 至 17V 輸入、2A/3A 同步降壓穩(wěn)壓器 SOT - 23 數(shù)據(jù)手冊(SLVSCM7)。
總的來說,TPS563219EVM - 663 評估模塊為工程師提供了一個便捷、高效的平臺來測試和評估 TPS563219 轉(zhuǎn)換器的性能。通過對其性能規(guī)格、測試設(shè)置和電路板布局等方面的了解,工程師可以更好地將其應(yīng)用到實際設(shè)計中。大家在使用過程中有沒有遇到過什么特別的問題呢?歡迎在評論區(qū)分享交流。
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