Texas Instruments TPS54KB20EVM轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊 (EVM) 具有4V至16V輸入、25A、遙感、D-CAP4?降壓式轉(zhuǎn)換器。TPS54KB20采用D-CAP4?控制模式實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)，通過(guò)消除對(duì)輸出電壓水平的性能依賴，提高了易用性。該評(píng)估模塊包括兩種采用TPS54KB20的設(shè)計(jì)。第一種設(shè)計(jì) (U1) 演示使用TPS54KB20穩(wěn)壓器在設(shè)計(jì)時(shí)可實(shí)現(xiàn)的小印刷電路板面積。小面積設(shè)計(jì)可安裝在250mm^2^面積內(nèi)。第二種設(shè)計(jì) (U2) 演示使用TPS54KB20穩(wěn)壓器在設(shè)計(jì)時(shí)可實(shí)現(xiàn)的高效率。第二種設(shè)計(jì)還包括跳線，可用于輕松評(píng)估TPS54KB20的特性。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments TPS54KB20EVM轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• U1級(jí)：8V至16V輸入
• U2級(jí)：4V至16V輸入
• U1級(jí)：1400KHz開關(guān)頻率
• U2級(jí)：800KHz開關(guān)頻率
• U1和U2級(jí)：默認(rèn)輸出均為3.3V

板布局

TPS54KB20EVM評(píng)估模塊技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

TPS54KB20EVM是德州儀器(TI)推出的同步降壓轉(zhuǎn)換器評(píng)估模塊，用于評(píng)估TPS54KB20 DC/DC轉(zhuǎn)換器的性能。該模塊包含兩個(gè)獨(dú)立設(shè)計(jì)：U1小型化設(shè)計(jì)(面積僅250mm2)和U2高效率設(shè)計(jì)，均支持高達(dá)25A的輸出電流。

?核心特性?：

• 輸入電壓范圍：
  • U1：8V至16V
  • U2：4.5V至16V
• 默認(rèn)輸出電壓：3.3V（可調(diào)）
• 開關(guān)頻率：
  • U1：1400kHz
  • U2：800kHz（可配置）
• 峰值效率：
  • U1：94.2%（10A負(fù)載）
  • U2：96.3%（7.5A負(fù)載）

二、關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)

1. 功率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

?輸入濾波網(wǎng)絡(luò)?：

• 采用330μF鋁聚合物電容作為主輸入濾波
• 多級(jí)陶瓷電容配置（10μF+1μF+0.1μF）
• 低ESR設(shè)計(jì)確保高頻噪聲抑制

?功率級(jí)配置?：

• U1采用0.22μH屏蔽電感
• U2采用0.47μH高電流立方電感
• 同步整流MOSFET集成在TPS54KB20封裝內(nèi)

2. 關(guān)鍵接口設(shè)計(jì)

?輸入/輸出連接器?：

• 螺絲端子連接（J1-J4）
• 支持12AWG（輸入）和10AWG（輸出）線纜
• 獨(dú)立測(cè)試點(diǎn)便于測(cè)量（TP1-TP29）

?配置跳線?：

• MSEL跳線（J8）：選擇開關(guān)頻率和工作模式
• EN跳線（J5）：配置使能電路
• PG跳線（J6）：電源良好指示配置

三、性能測(cè)試數(shù)據(jù)

1. 效率特性

?測(cè)試條件?：VIN=12V，VOUT=3.3V

• ?U1效率曲線?：
  • 8V輸入時(shí)峰值效率93.5%
  • 16V輸入時(shí)峰值效率94.2%
• ?U2效率曲線?：
  • 強(qiáng)制連續(xù)導(dǎo)通模式(FCCM)效率提升1-2%
  • 輕載時(shí)自動(dòng)切換PFM模式優(yōu)化效率

2. 瞬態(tài)響應(yīng)

?負(fù)載階躍測(cè)試?（5A?15A）：

• U1恢復(fù)時(shí)間：22μs
• U2恢復(fù)時(shí)間：40-42μs
• 輸出電壓偏差：
  • U1：±17mV
  • U2：-34mV/+53mV

3. 熱性能

?滿負(fù)載測(cè)試?（25A）：

• U1芯片溫度：113°C（環(huán)境25°C）
• U2芯片溫度：97.2°C（環(huán)境25°C）
• 熱設(shè)計(jì)通過(guò)大面積銅箔和熱通孔優(yōu)化

四、PCB布局要點(diǎn)

1. 堆疊設(shè)計(jì)

• 6層板結(jié)構(gòu)（2個(gè)內(nèi)電層）
• 頂層：主要元器件布局
• 第2層：完整地平面
• 第3層：電源分割層

2. 關(guān)鍵布局規(guī)則

• 功率路徑使用寬銅箔（≥50mil）
• SW節(jié)點(diǎn)面積最小化
• 反饋?zhàn)呔€遠(yuǎn)離噪聲源
• 輸入/輸出電容就近放置

3. 熱設(shè)計(jì)建議

• 功率器件均勻分布
• 充分使用熱通孔（≥8個(gè)）
• 避免電感與IC重疊

五、應(yīng)用場(chǎng)景

1. 工業(yè)設(shè)備

• PLC系統(tǒng)電源
• 伺服驅(qū)動(dòng)器控制電源
• 工業(yè)通信模塊供電

2. 電信基礎(chǔ)設(shè)施

• 5G小基站電源
• 光模塊供電
• 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)ASIC供電

3. 汽車電子

• ADAS系統(tǒng)電源
• 信息娛樂(lè)系統(tǒng)
• 車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備