TPS544x20 降压转换器评估模块用户指南
- ZHCUAJ5B May 2014 – August 2021 TPS544B20 , TPS544C20

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EVM USER'S GUIDE

TPS544x20 降压转换器评估模块用户指南

本资源的原文使用英文撰写。为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

1 TPS544C20EVM-634 和 TPS544B20EVM-634，具有 PMBus 接口的单输出直流/直流转换器

PWR-634EVM 评估模块使用 TPS544C20 或 TPS544B20 器件。TPS544C20 和 TPS544B20 都是高度集成的同步降压转换器，分别能够提供高达 30A 或 20A 的电流输出。

1 说明

PWR-634EVM 设计为单输出直流/直流转换器，可在典型低压应用中演示 TPS544C20 或 TPS544B20，同时提供多个测试点来评估性能。它使用标称的 12V 输入总线，可在高达 30A 或 20A（具体取决于所安装的器件）的负载电流下产生 1.0V 的稳压输出。

1.1 典型应用

高密度电源解决方案
通信设备
服务器和计算设备
智能电源系统

1.2 特性

1.0V 稳压输出，高达 30ADC 稳态输出电流
输出可通过 PMBus 接口进行修整。
- 可编程: 通过 PMBus 接口对 UVLO、软启动和使能进行编程
- 通过 PMBus 接口实现可编程过流警告、故障限制和故障响应
- 通过 PMBus 接口实现可编程过压警告、故障限制和故障响应
- 可编程高和低输出裕度电压，以及最大范围 10%-20% 的标称输出电压
便捷的测试点，用于探测关键波形

2 电气性能规格

表 2-1 PWR-634EVM 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	V_IN	8	12	14	V
	最大输入电流	V_IN = 8V，I_O = 30A，			5	A
	空载输入电流	V_IN = 14V，I_O = 0A		100		mA
输出特性
V_OUT	输出电压	输出电流 = 10A		1.0		V
I_OUT	输出负载电流	I_{OUT_min} 至 I_{OUT_max}	0		30	A
	输出电压调节	线路调节：输入电压 = 8V 至 14V		0.5%
	输出电压调节	负载调节：输出电流 = 0A 至 I_{OUT_max}		0.5%
V_OUT	输出电压纹波	V_IN = 12V，I_OUT = 20 A		30		mVpp
V_OUT	输出过流		20			A
系统特性
	开关频率	F_SW		500		kHz
V_OUT	峰值效率	V_IN = 8V，I_O = 10A，F_SW = 300kHz		92%
V_OUT	满负载效率	V_IN = 8V，I_O = 10A，F_SW = 300kHz		90%
	工作温度	T_oper			105	℃

3 原理图

图 3-1 PWR-634EVM 原理图

4 测试设置

4.1 测试和配置软件

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。该软件可从 TI 网站下载。

4.1.1 说明

Fusion Digital Power Designer 是图形用户界面 (GUI)，用于配置和监控安装在此评估模块上的德州仪器 (TI) TPS544B20 或 TPS544C20 电源转换器。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 4-2）。

4.1.2 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。
监测实时数据。通过 GUI 持续监控和显示输入电压、输出电压、输出电流、温度和警告及故障等项目。
配置常见的工作特性，例如 VOUT 修整和裕度、UVLO、软启动时间、警告和故障阈值、故障响应以及开/关。

此软件可通过 http://www.ti.com.cn/tool/cn/fusion_digital_power_designer 下载。

4.2 测试设备

电压源：输入电压源 VIN 必须是能够提供至少 5 ADC 的 0V 至 14V 可变直流电源。将 VIN 连接至 J2图 4-1。

万用表：建议使用两个单独的万用表图 4-1。一个仪表用于测量 VIN，另一个用于测量 VOUT。

输出负载：建议在测试中使用可变电子负载图 4-1。它必须在低至 0.9 V 的电压下支持 30 A。

示波器：建议使用示波器测量输出噪声和波纹。输出纹波必须使用尖端和接地筒方法或更好的方法进行测量，如图 4-3 所示。示波器必须调整为 20MHz 带宽，交流耦合为 50mV/div，并且必须设置为 1µs/div。

风扇：在高负载下长时间运行期间，可能需要通过一个针对 EVM 的小风扇提供强制空气冷却。EVM 上器件的温度必须保持在 105°C 以下。

USB 转 GPIO 接口适配器：EVM 和主计算机之间需要用到通信适配器。此 EVM 专为使用德州仪器 (TI) USB 转 GPIO 适配器而设计（请参阅图 4-2）。这种适配器可通过 http://www.ti.com.cn/tool/cn/usb-to-gpio 购买。

建议线规：负载线中的电压降必须保持尽可能低的水平，以使负载处的工作电压保持在其工作范围内。请参阅下表，了解在最大 30A 负载下实现不超过 0.2V 压降的推荐线规和长度。

AWG 测量仪表	每英尺电阻值 (Ω)	负载线组合长度 (Ft)	每根导线的长度 (Ft)
12	1.59E-3	6.30	3.15
14	2.53E-3	3.96	1.98
16	4.02E-3	2.49	1.25
18	6.39E-3	1.57	0.78

例如，如果使用 AWG 12 导线，则 EVM 和负载之间的导线长度不得超过 3.15 英尺。

4.3 PWR-634EVM

图 4-1 PWR-634EVM 概述

4.4 测试设置和 USB 接口适配器

图 4-2 包括德州仪器 (TI) USB 转 GPIO 适配器的完整测试设置

图 4-3 尖端和接地筒测量

4.5 测试点列表

表 4-1 每个测试点的功能

测试点	类型	名称	说明
TP1	T-H 环路	PGOOD	V_OUT 的电源正常信号。
TP2	T-H 环路	ADJ	输出电压调节
TP3	T-H 环路	SMBALERT	SMB 警报信号
TP4	T-H 环路	BPEXT	绕过连接
TP5	T-H 环路	V_OUT + Sense
TP6	T-H 环路	V_OUT – Sense
TP7	T-H 环路	V_OUT+
TP8	T-H 环路	V_IN+
TP9	T-H 环路	V_IN–
TP10	T-H 环路	GND
TP11	T-H 环路	V_OUT–
TP12	T-H 环路	CNTL	控制信号

5 采用 Fusion GUI 配置 EVM

此 EVM 上安装的 TPS544B20 或 TPS544C20 在出厂时进行了预先配置。请参阅表 5-1，查看从配置文件中获取的关键出厂配置参数简短列表。

表 5-1 关键出厂配置参数

地址（十六进制）	地址（十进制）	器件 ID
0x1B	27	TPS544x20
常规
带相位的 CMD ID	命令代码（十六进制）	编码（十六进制）	解码	数字	备注
VIN_OFF	0x36	0xF014	5.00V	5	关断电压
VIN_ON	0x35	0xF01C	7.00 V	7	导通电压
TPS544B20					注释
IOUT_CAL_GAIN	0x38	0x8821	1.0071mΩ	1.0071	输出电感器的 DCR
IOUT_CAL_OFFSET	0x39	0xE000	0.0000 A	0	GUI 读数的电流偏移量
IOUT_OC_FAULT_LIMIT	0x46	0xF83C	30.0 A	30	OC 故障级别
IOUT_OC_FAULT_RESPONSE	0x47	0x3C	持续重启		对 OC 故障的响应
IOUT_OC_WARN_LIMIT	0x4A	0xF832	25.0 A	25	OC 警告级别
MFR_04 (VREF_TRIM)	0xD4	0x0000	0.000 V	0	修整电压
ON_OFF_CONFIG	0x02	0x02	模式：始终转换		无需控制信号和操作命令
操作	0x01	0x00	单元：立即关闭；边距：无		对关闭触发器的响应
OT_FAULT_LIMIT	0x4F	007x0D	125°C	125	OT 故障级别
OT_WARN_LIMIT	0x51	0x0064	100°C	100	OT 警告级别
TON_RISE	0x61	0xE02B	2.6875ms	2.6875	软启动时间
TPS544C20					注释
IOUT_CAL_GAIN	0x38	0x8821	1.0071mΩ	1.0071	输出电感器的 DCR
IOUT_CAL_OFFSET	0x39	0xE000	0.0000 A	0	GUI 读数的电流偏移量
IOUT_OC_FAULT_LIMIT	0x46	0xF832	25.0 A	25	OC 故障级别
IOUT_OC_FAULT_RESPONSE	0x47	0x3C	持续重启		对 OC 故障的响应
IOUT_OC_WARN_LIMIT	0x4A	0xF828	20.0 A	20	OC 警告级别
MFR_04 (VREF_TRIM)	0xD4	0x0000	0.000 V	0	修整电压
ON_OFF_CONFIG	0x02	0x02	模式：始终转换		无需控制信号和操作命令
操作	0x01	0x00	单元：立即关闭；边距：无		对关闭触发器的响应
OT_FAULT_LIMIT	0x4F	007x0D	125°C	125	OT 故障级别
OT_WARN_LIMIT	0x51	0x0064	100°C	100	OT 警告级别
TON_RISE	0x61	0xE02B	2.6875ms	2.6875	软启动时间

如果需要将 EVM 配置为上述出厂设置之外的设置（如表 5-1 所示），可以使用 TI Fusion Digital Power Designer 软件重新配置。在启动软件之前，必须为 EVM 施加输入电压，这样安装的 TPS544B20 或 TPS544C20 才处于活动状态并能对 GUI 做出响应，GUI 才能识别器件。EVM 的默认配置在输入电压为 4.5V 时开始转换，因此，为了避免在配置期间发生任何转换器活动，必须施加低于 4.5V 的输入电压。建议施加的电压为 4V。

5.1 配置步骤

调整输入电源以提供 4V_DC，将电流限制为 1A。
为 EVM 施加输入电压。有关连接和测试设置，请参阅图 4-1 和图 4-2。
启动 Fusion GUI 软件。更多信息，请参阅Topic Link Label8中的屏幕截图。
根据需要配置 EVM 运行参数。

6 测试步骤

6.1 线性/负载调整率和效率测量步骤

按照Topic Link Label4.3和图 4-1 中所述设置 EVM。
确保电子负载设为消耗 0A_DC。
将 V_IN 从 0V 增至 12V，使用 DMM 测量输入电压。
使用其他 DMM 测量输出电压 V_OUT。
将负载从 0 A_DC 改为最大额定输出 A_DC（TPS544B20 = 20A，TPS544C20 = 30A）。V_OUT 必须保持在表 2-1 中规定的范围内。
将 V_IN 从 8V 改为 14V。V_OUT 必须保持在表 2-1 中规定的范围内。
将负载降至 0A。
将 V_IN 降至 0V。

6.2 效率

为了评估 EVM 上动力总成的效率，在正确位置测量电压非常重要。这是十分必要的，否则测量将包含与动力总成本身无关的效率损耗。覆铜布线以及输入和输出连接器上的压降产生的损耗与动力总成的效率无关，不得包含在效率测量的范围之内。

表 6-1 效率测量的测试点列表

测试点	节点名称	说明
TP8	VIN	VIN+VE 测量点
TP9	PGND	VIN–VE 测量点
TP7	VOUT	VOUT+VE 测量点
TP11	PGND	VOUT–VE 测量点

输入电流可以在输入线的任何一点进行测量，而输出电流可以在被测输出线的任何一点进行测量。采用这些测量点时，效率测量不包含连接器和 PCB 布线产生的损耗。

6.3 设备停机

将两个输出上的负载电流降至 0A。
将输入电压降至 0V。
关闭外部风扇（如果正在使用中）。
关闭设备。