TPS57112EVM評(píng)估模塊：高效DC - DC轉(zhuǎn)換解決方案

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，DC - DC轉(zhuǎn)換器的性能和設(shè)計(jì)靈活性至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討德州儀器（TI）的TPS57112EVM評(píng)估模塊，看看它在DC - DC轉(zhuǎn)換方面的出色表現(xiàn)。

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一、TPS57112 - Q1轉(zhuǎn)換器概述

TPS57112 - Q1是一款DC - DC轉(zhuǎn)換器，能夠在2.95V至6V的輸入電壓源下提供高達(dá)2A的輸出。評(píng)估模塊（EVM）的額定輸入電壓范圍為3V至6V，輸出電流范圍為0A至2A。該轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率外部設(shè)定為標(biāo)稱2000kHz，內(nèi)部集成了高端和低端MOSFET，可實(shí)現(xiàn)高效率，并在高輸出電流時(shí)保持較低的結(jié)溫。補(bǔ)償組件位于集成電路（IC）外部，經(jīng)過精心選擇以優(yōu)化器件的瞬態(tài)性能。此外，它還提供可調(diào)節(jié)的輸出電壓、慢啟動(dòng)和欠壓鎖定輸入。

二、性能規(guī)格總結(jié)

2.1 基本性能參數(shù)

在輸入電壓(V_{IN}=5V)、輸出電壓為1.2V（除非另有說明），環(huán)境溫度為25°C的條件下，TPS57112EVM的性能規(guī)格如下：

• 輸入電壓范圍：3V至6V，啟動(dòng)電壓典型值為2.84V，停止電壓典型值為2.68V。
• 輸出電流范圍：0A至2A。
• 電壓調(diào)節(jié)：線路調(diào)節(jié)在(IO = 1A)、(V{IN}=3V)至6V時(shí)為±0.25%；負(fù)載調(diào)節(jié)在(V_{IN}=3.3V)、(I_O = 0A)至2A時(shí)為±0.3%。
• 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：當(dāng)(I_O)從500mA變化到1.5A時(shí)，電壓變化為 - 30mV，恢復(fù)時(shí)間為80μs；當(dāng)(I_O)從1.5A變化到500mA時(shí)，恢復(fù)時(shí)間同樣為80μs。
• 環(huán)路帶寬：在(V_{IN}=5V)、(I_O = 1A)時(shí)為88kHz，相位裕度為42°。
• 輸出紋波電壓：在(I_O = 2A)時(shí)為5mV pp。
• 輸出上升時(shí)間：4ms。
• 工作頻率：2000kHz。
• 最大效率：在(V_{IN}=3.3V)、(I_O = 1.8A)時(shí)為86%。

2.2 模塊修改

• 輸出電壓設(shè)定點(diǎn)：可以通過改變電阻(R5)的值來調(diào)整輸出電壓。計(jì)算公式為(R{5}=80.6 k Omega × frac{V{OUT }-V{REF }}{V_{REF }})。常見輸出電壓對(duì)應(yīng)的(R_5)值如下：	輸出電壓（V）	(R_5)值（kΩ）
  1	20
  1.2	40.2
  1.5	71.5
  1.8	100
  2.5	174
  3.3	249

• 慢啟動(dòng)時(shí)間：通過改變(C{15})的值來調(diào)整，計(jì)算公式為(C{15}(nF)=frac{T{S S}(m s) × I{S S}(mu A)}{V{R E F}(V)})。EVM上默認(rèn)(C{15})為0.01μF，對(duì)應(yīng)慢啟動(dòng)時(shí)間為4ms。

• 可調(diào)欠壓鎖定：使用(R_3)和(R_4)外部調(diào)節(jié)欠壓鎖定（UVLO）。EVM使用(R_3 = 25.5kΩ)和(R_2 = 20kΩ)設(shè)置啟動(dòng)電壓為2.84V，停止電壓為2.68V。可使用相關(guān)公式和數(shù)據(jù)手冊(cè)中的說明計(jì)算不同啟動(dòng)和停止電壓所需的電阻值。

三、測(cè)試設(shè)置與結(jié)果

3.1 輸入輸出連接

TPS57112EVM配備了輸入和輸出連接器以及測(cè)試點(diǎn)。需要一個(gè)能夠提供3A電流的電源通過一對(duì)20 - AWG電線連接到J1，負(fù)載通過一對(duì)20 - AWG電線連接到J2，負(fù)載的最大電流能力至少為2A。測(cè)試點(diǎn)TP1用于監(jiān)測(cè)(V_{IN})輸入電壓，TP2作為接地參考；TP3監(jiān)測(cè)輸出電壓，TP4作為接地參考；TP5用于環(huán)路響應(yīng)測(cè)量，TP6為COMP測(cè)試點(diǎn)。

3.2 各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果

• 效率：在25°C環(huán)境溫度下，不同輸入電壓下的效率如圖所示。
• 輸出電壓負(fù)載調(diào)節(jié)：展示了不同輸入電壓下的負(fù)載調(diào)節(jié)情況。
• 輸出電壓線路調(diào)節(jié)：在室溫且(I_{LOAD}=1A)時(shí)的線路調(diào)節(jié)情況。
• 負(fù)載瞬態(tài)：顯示了在5V輸入下，電流從最大額定負(fù)載的25%到75%變化時(shí)的響應(yīng)。
• 環(huán)路響應(yīng)：給出了(V_{IN}=5V)、負(fù)載電流為1A時(shí)的增益和相位圖。
• 輸出電壓紋波：在輸出電流為額定滿載電流2A、(V_{IN}=5V)時(shí)，直接跨輸出電容測(cè)量的紋波電壓。
• 啟動(dòng)：展示了兩種啟動(dòng)波形，一種是輸入電壓達(dá)到UVLO閾值時(shí)輸出電壓上升；另一種是通過跳線控制EN引腳，釋放EN后輸出電壓上升到1.2V。

四、電路板布局

4.1 布局特點(diǎn)

TPS57112EVM的頂層包含(V{IN})、(V{OUT})和(V_{PH})的主要走線，以及TPS57112 - Q1器件其余引腳的連接和大面積的接地區(qū)域。底層包含一些組件和另一個(gè)大面積的接地區(qū)域。頂層接地區(qū)域通過多個(gè)過孔與底層接地平面連接，包括TPS57112 - Q1器件正下方的四個(gè)過孔，以提供從頂層接地區(qū)域到底層接地平面的熱路徑。

4.2 組件位置

輸入去耦電容（C2、C3、C4和C5）和自舉電容（C11）都盡可能靠近IC放置。此外，電壓設(shè)定點(diǎn)電阻分壓器組件也位于電路板底部靠近IC的位置。根據(jù)EVM與輸入電源的連接情況，可能需要額外的輸入大容量電容。

五、原理圖與物料清單

5.1 原理圖

TPS57112EVM的原理圖清晰展示了其電路結(jié)構(gòu)，為工程師進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)提供了重要參考。

5.2 物料清單

物料清單詳細(xì)列出了評(píng)估模塊所需的各種組件，包括電容、電阻、電感、連接器等，方便工程師進(jìn)行采購(gòu)和組裝。

TPS57112EVM評(píng)估模塊以其高性能、靈活的設(shè)計(jì)和詳細(xì)的文檔，為電子工程師在DC - DC轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。你在使用類似評(píng)估模塊時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。