TPS40400 降压控制器评估模块用户指南
1 引言
TPS40400EVM-351 评估模块 (EVM) 采用 TPS40400 器件。TPS40400 是一款同步降压控制器，可在标称电压为 3.0V 至 20V 的电源下工作。该控制器是一款模拟 PWM 控制器，可通过 PMBus 接口进行编程和监控。
2 说明
TPS40400EVM-351 设计成使用 12V 稳压总线在高达 20A 的负载电流下产生 1.2V 的稳压输出。TPS40400EVM-351 用于在典型低电压应用中演示 TPS40400，并提供大量测试点来评估 TPS40400 的性能。
2.1 典型应用
- 智能电源系统
- 电源模块
- 通信设备
- 计算机设备
2.2 特性
TPS40400EVM-351 特性：
- 1.2V 稳压输出，可通过 PMBus 接口进行调整
- 20A 直流稳态输出电流
- 可通过 PMBus 接口对软启动进行编程
- 可通过 PMBus 接口对使能功能进行编程
- 可通过 PMBus 接口对过流警告和故障限制以及条件响应进行编程
- 可通过 PMBus 接口对过压警告和故障限制以及条件响应进行编程
- 可编程高和低输出裕度电压，以及标称输出电压 +/-25% 的最大范围
- 便捷的测试点，用于探测关键波形
3 电气性能规格
| 参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 输入特性 | |||||
| 电压范围 | VIN | 8 | 12 | 14 | V |
| 最大输入电流 | VIN = 8V，IO = 20A | 3.5 | A | ||
| 空载输入电流 | 自动跳跃模式下 VIN = 14V，IO = 0A | 50 | mA | ||
| 输出特性 | |||||
| 输出电压，VOUT | 1.2 | V | |||
| 输出电压调节 | 线路调节（VIN = 8V 至 14V） | 0.5% | |||
| 负载调节（VIN = 12V，Io = 0A 至 20A） | 0.5% | ||||
| 输出电压纹波 | VIN = 12V，IO = 20 A | 30 | mVpp | ||
| 输出负载电流 | 0 | 20 | A | ||
| 输出过流 | 25 | ||||
| 系统特性 | |||||
| 开关频率 | 608 | kHz | |||
| 峰值效率 | VIN = 12V，1.2V/12A，FSW = 300kHz | 89.6% | |||
| 满负载效率 | VIN = 12V，1.2V/20A | 88.2% | |||
| 工作温度 | 25 | °C | |||
4 原理图
图 4-1 TPS40400EVM-351 电路原理图5 测试设置
5.1 测试和配置软件
若要更改 EVM 上的任何默认配置参数，必须获取 TI Fusion Digital Power Designer 软件。
5.1.1 说明
Fusion Digital Power Designer 是用于配置和监视此评估模块 (EVM) 上的德州仪器 (TI) TPS40400 电源控制器的图形用户界面 (GUI)。此应用使用 PMBus 协议，通过 TI USB 适配器经由串行总线与控制器进行通信（请参阅图 5-3）。
5.1.2 特性
用户可以使用 GUI 执行的一些任务包括：
- 通过硬件控制线路或 PMBus 操作命令打开或关闭电源输出。
- 监控实时数据。通过 GUI 持续监控和显示输入电压、输出电压、输出电流和警告/故障等项目。
- 配置常见的运行特性，例如 VOUT、警告和故障阈值以及开关频率。
此软件可从以下位置下载：http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/fusion_digital_power_designer.html
5.2 测试设备
5.2.1 电压源
输入电压源 VIN 应是能够提供 10ADC 电流的 0V 至 14V 可变直流电源。将 VIN 连接到 J1，如图 5-2 所示。
5.2.2 万用表
- DMM 1：TP1 (VIN) 和 TP3 (GND) 处的 VIN。
- DMM 2：在分流器 1 上测得的输入电流。
- DMM 3：TP5 (VOUT) 和 TP17 (GND) 处的 VOUT。
- DMM 4：在分流器 2 上测得的输出电流。
5.2.3 输出负载
输出负载应是能够在 1.2V 条件下提供 0ADC 至 25ADC 电流的恒定电阻模式电子负载。恒定电流电子负载也是可接受的。
5.2.4 示波器
可以使用数字或模拟示波器来测量输出纹波。若要测量输出纹波，应针对 1MΩ 阻抗、20MHz 带宽、交流耦合、2μs/div 水平分辨率、50mV/div 垂直分辨率来设置示波器。测试点 TP5 和 TP17 可用于测量输出纹波电压，方法是将示波器探针尖端穿过 TP5 并将接地筒固定在 TP17 上，如图 5-1 所示。不建议使用引线接地，因为这可能在接地环路较大时引起额外的噪声。
若要测量其他波形，请根据需要调整示波器。
图 5-1 使用尖端和接地筒测量 VOUT 纹波5.2.5 风扇
在运行过程中，此 EVM 上的某些元件温度可能会超过 60°C。建议使用一个 200LFM 至 400LFM 的小型风扇来降低 EVM 重负载运行时的元件温度。在风扇未运行的情况下接触 EVM 时，请保持谨慎，并且在接触任何可能带电或通电的电路时，请务必小心。
5.2.6 建议线规
输入线，VIN 到 J1（12V 输入）：最低建议线规是每个输入连接 1 个 AWG #14，导线总长度小于 4 英尺（2 英尺用于输入，2 英尺用于返回）。最大输入电流应该约为 3.5A。
输出线，J3 和 J4 到负载：最低建议线规是 2 个 AWG #14，导线总长度小于 4 英尺（2 英尺用于输入，2 英尺用于返回）。最大输出电流应该约为 20A。
5.3 建议的测试设置
图 5-2 建议用于 TPS40400EVM-351 的测试设置图 5-2 是建议用于评估 TPS40400EVM-351 的测试设置。建议在防静电工作站上测试 EVM。
5.4 USB 接口适配器和电缆
USB 接口适配器和电缆的正确连接和极性。
图 5-3 TPS40400EVM-351 USB 转 GPIO 接口适配器5.4.1 输入连接
- 在连接直流输入源 VIN 之前，建议将来自 VIN 的源电流限制为最大 10A。确保 VIN 初始设置为 0V 并按图 5-2 所示进行连接。
- 在 TP1 (VIN) 和 TP3 (GND) 上连接电压表 DMM 1 以测量输入电压。
- 在分流器上连接万用表 DMM 2 以测量输入电流。
