TPS51397A 降压转换器评估模块用户指南

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1 TPS51397AEVM 10A 转换器评估模块

本用户指南包含 TPS51397A 评估模块 (EVM) 以及 TPS51397A 直流/直流转换器的信息，它还包含 TPS51397AEVM 的性能规格、原理图、布局和物料清单。

商标

D-CAP3™is a TM ofTI corporate name.

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1 引言

TPS51397A 同步降压转换器可提供高达 10A 的输出电流。额定输入电压为 4.5V 至 24V。TPS51397A 采用专有 D-CAP3™ 控制模式。该器件无需外部补偿即可实现快速瞬态响应，而且支持低 ESR 输出电容器。可使用 MODE 引脚来设置 Eco-mode 或 OOA 模式，以实现轻负载运行以及 500kHz 或 800kHz 的开关频率。表 1-1 列出了评估模块的额定输入电压和输出电流范围。TPS51397A 封装内部集成了高侧和低侧开关 MOSFET 以及栅极驱动器电路。MOSFET 的低漏源导通电阻有助于 TPS51397A 实现高效率，并在输出电流较高的情况下帮助保持低结温。外部分压器能实现可调节的输出电压。此外，TPS51397A 还提供可调节软启动、欠压锁定输入以及开漏电源正常输出。

本用户指南介绍了 TPS51397AEVM 的性能。

表 1-1 输入电压和输出电流汇总

EVM	输入电压 (V_IN) 范围	输出电流 (I_OUT) 范围
TPS51397AEVM	4.5V 至 24V	0A 至 10A

2 性能规格汇总

TPS51397AEVM 是单通道、同步降压转换器，可在 5.5V 至 24V 输入范围内以 10A 电流提供 5V 的输出。对于 5V 输出应用，它可以支持 5.5V 的 Vin。而对于较低输出的应用（例如，1.05V 的输出），它可以支持 4.5V 的 Vin。

表 2-1 中提供了 TPS51397AEVM 性能规格的汇总。除非另有说明，提供的规格适用于 12V 输入电压和 5V 输出电压。除非另有说明，所有测量的环境温度均为 25°C。

表 2-1 TPS51397AEVM 性能规格汇总

规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
V_IN 输入电压		5.5	12	24	V
输出电压设定点		5			V
输出电流范围	V_IN = 5.5 V 至 24 V	0		10	A
输出纹波电压	V_IN = 12V，I_OUT = 10 A	30			mVPP
输出上升时间	软启动引脚悬空	1.2			ms

3 更改

该评估模块用于访问 TPS51397A 的功能。此模块可能会做出一些修改。

3.1 输出电压设定点

输出电压由 R4 (R_(TOP)) 和 R6 (R_(BOT)) 构成的电阻分压器网络进行设置。R6 固定为 15.0kΩ。若要改变 EVM 的输出电压，需要改变电阻器 R4 的阻值。更改 R4 的值可以更改高于 0.6V 基准电压 (V_REF) 的输出电压。特定输出电压的 R4 值可以使用Equation1 计算。

Equation1.

3.2 模式选择

TPS51397A 有一个 MODE 引脚来选择运行模式。该器件在启动期间读取 MODE 引脚上的电压，并锁存至表 3-1中列出的以下 MODE 选项之一。

表 3-1 模式引脚电阻设置

MODE 上的电压	R9/10/11/12 (kΩ)	R13/14/15/16 (kΩ)	操作	频率 (kHz)
(0~10%)*VCC	330	15	Eco-mode	500
(10~20%)*VCC	180	33	OOA	500
(20~30%)*VCC	160	51	Eco-mode	800
(30~50%)*VCC	75	51	OOA	800

启动前更改 J4 上的跳线位置以修改 MODE 配置。

4 测试设置和结果

本节介绍了如何正确连接、设置和使用 TPS51397AEVM 评估模块，另外还包括评估模块的典型测试结果，并涵盖启动、关断、负载瞬态响应和输出电压纹波。

4.1 输入/输出连接

如表 4-1 中所示，TPS51397AEVM 附带输入/输出连接器和测试点。必须通过一对 20 AWG 导线或更好的导线将能够提供 10 A 以上电流的电源连接到 J1。必须通过一对 20 AWG 导线将负载连接到 J2。最大负载电流能力为 10 A。必须最大限度地减少导线长度以降低导线中的损耗。测试点 TP3 提供了一个监测 V_IN 输入电压的位置，而 TP8 提供了便捷的接地基准。在以 TP11 作为接地基准的情况下，TP5 用于监测输出电压。

在本用户指南中，通过使用 J4-1 和 J4-2 上的跳线将器件设置为 Eco-mode、频率为 500KHz。

表 4-1 连接和测试点

参考标识符	功能
J1	V_IN 输入连接器（请参阅表 1-1了解 V_IN 范围。）
J2	V_OUT 输出连接器。在最大值 10A 下为 5V
J3	软启动选择。移除分流器，将软启动时间设置为内部默认值。
J4	MODE 选择。请参见Topic Link Label3.2。
J5	EN 控制。短接 pin2 和 pin3 以禁用。短接 pin1 和 pin2 以启用。
TP1	VCC
TP2	V_IN 端接
TP3	V_IN 测试点
TP4	V_OUT 端接
TP5	V_OUT 测试点
TP6	SW 节点测试点
TP7	波特图测试点
TP8—11	GND 测试点
TP12	PGOOD 测试点
TP13—15	GND 测试点
TP16	EN 测试点

4.2 启动

图 4-1 和图 4-2 显示了 TPS51397AEVM 的启动波形。在图 4-1 中，一旦输入电压达到 UVLO 阈值，输出电压就会上升。在图 4-2 中，最初施加输入电压，并通过在 J5 上使用跳线将 EN 连接至 GND 来禁止输出。当跳线被移除时，EN 被释放。当 EN 电压达到使能阈值电压时，启动序列开始、输出电压斜升至 5V 的外部设置值。这些图中的输入电压为 12V、负载为 1Ω。

图 4-1 相对于 V_IN 的启动波形，Iout = 5A

图 4-2 相对于使能的启动波形，Iout = 5A