德州儀器TPSM84A21和TPSM84A22電源模塊評(píng)估模塊使用指南

一、模塊概述

德州儀器的TPSM84A21和TPSM84A22是同步降壓電源模塊，能夠提供高達(dá)10A的輸出電流。它們將TPS54A20（一款10A的DC/DC同步串聯(lián)電容降壓轉(zhuǎn)換器）與功率MOSFET、屏蔽電感、輸入和輸出電容以及無(wú)源元件集成到一個(gè)薄型封裝中。兩款設(shè)備的輸入電壓范圍均為8V至14V，輸出電壓范圍有所不同，TPSM84A21EVM - 808為0.55V至1.3V，TPSM84A22EVM - 809為1.2V至2.05V。評(píng)估模塊（EVM）旨在展示這兩款電源模塊在設(shè)計(jì)時(shí)的易用性和小尺寸印刷電路板（PCB）面積的優(yōu)勢(shì)。

文件下載：TPSM84A21EVM-808.pdf

二、開始使用

接口連接

EVM的用戶界面包含極化的VIN電源端子塊（TB1）和VOUT電源端子塊（TB2），分別用于連接主機(jī)輸入電源和負(fù)載，這些端子塊可接受最大16 - AWG的電線。

測(cè)試點(diǎn)使用

1. 電壓監(jiān)測(cè)：VIN監(jiān)測(cè)和VOUT監(jiān)測(cè)測(cè)試點(diǎn)靠近電源端子塊，用于連接電壓表測(cè)量VIN和VOUT，但不能作為輸入電源或輸出負(fù)載的連接點(diǎn)，因?yàn)檫B接這些測(cè)試點(diǎn)的PCB走線不適合承載大電流。
2. 波形監(jiān)測(cè)：VIN示波器（J1）和VOUT示波器（J2）測(cè)試點(diǎn)用于使用示波器監(jiān)測(cè)VIN和VOUT波形，使用時(shí)應(yīng)配備帶低電感接地引線（接地彈簧）的無(wú)罩示波器探頭。
3. 功能測(cè)試：設(shè)備正下方的測(cè)試點(diǎn)用于測(cè)試設(shè)備的功能，外部連接應(yīng)參考EVM底部的PGND測(cè)試點(diǎn)。
4. 輸出電壓選擇：VOUT SELECT跳線（P1）用于選擇所需的輸出電壓，在給EVM供電前，需確保跳線位置正確。

三、測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明

四、操作注意事項(xiàng)

輸入電壓

輸入電壓必須高于設(shè)備的欠壓鎖定（UVLO）閾值，EVM的UVLO閾值約為7.65V，具有200mV的滯后?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整EVM上R8和R9的值來(lái)提高UVLO閾值，設(shè)備的最大工作輸入電壓為14V。TPSM84A22的最小輸入電壓為8V或（VOUT × 5.3），取較大值。

軟啟動(dòng)時(shí)間

軟啟動(dòng)時(shí)間是固定值，無(wú)法調(diào)整。施加適當(dāng)?shù)妮斎腚妷汉?，設(shè)備的輸出電壓將在約4.1ms內(nèi)升至最終值。

電源良好指示

當(dāng)輸出電壓在編程輸出電壓值的±5%范圍內(nèi)時(shí)，EVM的電源良好（PGOOD）指示燈將置高。PGOOD引腳和VG引腳之間連接了一個(gè)100kΩ的上拉電阻（R11），VG引腳電壓典型值為4.8V。

電流限制

通過(guò)在ILIM和PGND之間放置一個(gè)47kΩ的電阻，可將設(shè)備的電流限制設(shè)置為典型值11.25A，EVM上有此電阻（R10）的焊盤。

開關(guān)頻率

TPSM84A21和TPSM84A22的標(biāo)稱開關(guān)頻率為4MHz，自由運(yùn)行時(shí)范圍為3.7MHz至4.3MHz。若需要精確的開關(guān)頻率，兩款設(shè)備可在3.6MHz至4.4MHz的頻率范圍內(nèi)同步到外部時(shí)鐘。

電容

兩款設(shè)備內(nèi)部均包含輸入和輸出電容，大多數(shù)應(yīng)用無(wú)需額外的輸出電容。EVM上有添加輸入和輸出電容的焊盤，添加額外電容可改善瞬態(tài)響應(yīng)，實(shí)際所需電容值取決于具體應(yīng)用的輸入和輸出電壓條件以及所需的瞬態(tài)響應(yīng)。

五、性能數(shù)據(jù)

通過(guò)圖5 - 1至圖5 - 6展示了TPSM84A22EVM的性能，包括不同條件下的效率、功率耗散、輸出電壓紋波和輸出電流瞬態(tài)波形等。

六、原理圖和PCB布局

原理圖

圖6 - 1展示了TPSM84A21 EVM的原理圖，包含了各個(gè)元件的連接關(guān)系。

PCB布局

圖8 - 1至圖8 - 6展示了EVM的PCB布局，包括頂面元件布局、底面元件布局以及各層銅箔布局。

七、物料清單

表7 - 1列出了EVM的物料清單，包含了各個(gè)元件的數(shù)量、描述、型號(hào)、制造商和設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)等信息。

八、修訂歷史

從2016年11月的版本到2022年2月的版本，主要更新了文檔中表格、圖形和交叉引用的編號(hào)格式，并更新了用戶指南的標(biāo)題。

電子工程師在使用TPSM84A21和TPSM84A22電源模塊評(píng)估模塊時(shí)，需仔細(xì)遵循上述指南，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行操作和測(cè)試，以充分發(fā)揮模塊的性能。你在實(shí)際使用中是否遇到過(guò)類似模塊的一些特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。