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TPS50601A-SP Buck Converter評估模塊深度解析

科技觀察員 ? 2025-09-17 11:37 ? 次閱讀
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Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S轉換器評估模塊 (EVM) 設計用于獲取TPS5061A-SP的各種特性。TPS50601A-SP是一款輻射硬化型6.3V、6A同步降壓轉換器,通過高效集成高側和低側MOSFET進行了小尺寸設計優(yōu)化。通過電流模式控制進一步節(jié)省空間,從而降低元件數(shù)量,并且高開關頻率減少了電感器占位面積。Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S的布局方便客戶按用戶需求修改配置,并針對不同的輸入、輸出電容器和輸出電感器進行調整。

數(shù)據(jù)手冊:*附件:Texas Instruments TPS50601ASPEVM-S轉換器評估模塊數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

  • 輻射硬化型同步降壓轉換器,采用散熱增強型封裝
  • 逐周期電流限制實現(xiàn)電流模式控制
  • 邏輯電路的分路輸入電壓VIN 和MOSFET的分路輸入電壓PVIN
  • 靈活的開關頻率(從100kHz到1Mhz
  • 通過外部電容器可調節(jié)軟啟動時間

板布局

1.png

TPS50601A-SP Buck Converter評估模塊深度解析

一、產(chǎn)品概述

Texas Instruments的TPS50601ASPEVM-S是一款用于評估TPS50601A-SP同步降壓轉換器性能的開發(fā)模塊。該評估板基于TPS50601A-SP芯片設計,具有以下顯著特點:

  • ?寬輸入電壓范圍?:3V至6.3V(PVIN=VIN配置)
  • ?高輸出電流?:最大6A連續(xù)輸出
  • ?可調輸出電壓?:通過外部電阻網(wǎng)絡配置(默認2.5V)
  • ?開關頻率?:100kHz(可調至1MHz)
  • ?高效率設計?:峰值效率達95%(VIN=5V,VOUT=2.5V,1A負載時)

二、關鍵性能參數(shù)

根據(jù)測試數(shù)據(jù),模塊在25°C環(huán)境溫度下表現(xiàn)如下:

參數(shù)測試條件典型值
輸入電壓范圍PVIN=VIN4.5-6.3V
啟動電壓無負載4.5V
關斷電壓無負載4.3V
輸出電壓精度VIN=5V2.49V
峰值效率VIN=5V, IOUT=1A95%
負載調整率0-6A±0.7%

三、硬件配置與設計

3.1 功率架構

評估板采用四層PCB設計(2oz銅厚),包含:

  • ?輸入濾波電路?:多顆22μF陶瓷電容(C8-C13)并聯(lián)
  • ?功率轉換電路?:集成MOSFET的TPS50601A-SP芯片
  • ?輸出濾波電路?:330μF聚合物鉭電容(C7)搭配4.7μH電感(L1)

3.2 關鍵配置選項

  1. ?輸出電壓設置?:
    • 通過R21(10kΩ)和R22(4.7kΩ)電阻分壓網(wǎng)絡設定
    • 計算公式:VOUT = 0.804V × (1 + R22/R21)
    • 常見配置:
      • 1.2V輸出:R22=20kΩ
      • 1.8V輸出:R22=8.06kΩ
      • 3.3V輸出:R22=3.2kΩ
  2. ?使能控制?:
    • J3跳線連接EN至GND可禁用輸出
    • 默認通過R13(10kΩ)和R15(3.4kΩ)設置UVLO閾值
  3. ?緩啟動時間?:
    • 由C1(0.01μF)設定,計算公式:Tss = (C1 × 0.804V)/2μA
    • 默認4ms啟動時間

四、PCB布局要點

  1. ?層疊結構?:
    • 頂層:主功率走線(PVIN/VIN/VOUT)
    • 第二層:完整地平面
    • 第三層:信號走線
    • 底層:輔助地平面
  2. ?關鍵布局原則?:
    • 輸入電容(C8-C13)盡可能靠近IC放置
    • 電壓設定分壓電阻靠近FB引腳
    • 功率地(PGND)與信號地(AGND)單點連接
    • IC底部添加多個散熱過孔(連接各層地平面)
  3. ?熱管理?:
    • 采用20引腳HKW封裝(帶裸露散熱墊)
    • 底層銅箔作為輔助散熱路徑

五、典型測試結果

  1. ?效率曲線?:
    • 峰值效率95% @1A負載
    • 6A滿載時效率約88%
  2. ?動態(tài)響應?:
    • 3mA→5A負載階躍時輸出電壓偏差<50mV
    • 環(huán)路帶寬:約15kHz(相位裕度60°)
  3. ?紋波性能?:
    • 輸出紋波:<20mVpp @6A(20MHz帶寬限制)
    • 輸入紋波:<50mVpp @6A

六、應用設計指南

  1. ?元件選型建議?:
    • ?電感?:推薦4.7μH/9.4A飽和電流
    • ?輸出電容?:低ESR聚合物鉭電容(330μF/10V)
    • ?補償網(wǎng)絡?:R16=2.26kΩ, C14=33nF, C6=680pF
  2. ?輻射敏感設計?:
    • 采用星型接地策略
    • 敏感信號遠離高頻開關節(jié)點
    • 增加局部去耦電容(C20=0.1μF)
  3. ?高可靠性設計?:
    • 所有元件符合AEC-Q200標準
    • 關鍵電阻采用0.1%精度(R21/R22)
聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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