【分享】从二姨家得到的奖品TPS54429demo板，对其做了测试

1万 · 2013-12-29 21:37

本帖最后由地瓜patch 于 2013-12-29 21:45 编辑

以前参加二姨家活动，得到一块TPS54229的板子还是四层的，哈哈，赚了。做一下测试。电路板为TPS54229EEVM-056.TPS54229是一颗DC/DC降压芯片，考虑的方案是7-18V宽电压输入，3.3V/0.8A输出，实际上TPS54229的输出能到2A。0.8A这样的带载能力相信能满足一般设备的需求。TPS54229特性如下图：

利用WEBENCH做了一下参数设置，想要的是WEBENCH的设计报告，目的是将测得结果与设计报告进行对比，从而对TPS54429的性能进行评估，设计输入如下图：

实际应用中一般设备的功耗200—500mA电流就已经足够。WEBENCH设计的原理图如下左图（也可见附件文档3）
TPS54229EEVM-056.电路板的用户指南SLVU492（也可见附件文档2）原理图参考下图：

尺寸大约50x50mm。电路板被大量铜皮占用，实际应用中可以根据实际情况布局布线会大量缩小板面积。TPS54229EEVM-056.电路板的用户指南中对四层电路板分层出图如下图

TPS54229EEVM-056实际电路板如下：

1万 · 2013-12-29 21:47

本帖最后由地瓜patch 于 2013-12-29 21:48 编辑

空载及带载测试

下面按照LM3224帖子中的测试方法从头到尾一步一步测试TPS54229EEVM-056。同样用稳压电源作为pcb电路板的供电电源，将其设置为12V输出，将pcb电路板接入电源，Vin接稳压电源的正端，GND接稳压电源的负。
读TPS54229数据手册（可见附件文档1），手册中提示该芯片而恰恰本板凳输出是配置在1.056V如下图

这个输出电压值不是我想要的3.3V，所以要重新配置一下分压电阻。分压电阻的取值可从数据手册中查得公式来确定（附件3第12页）。从手头上现有的电阻选取R1=22k，R2=6.8k，这样结算可得出输出Vout=3.24V数据手册中还提示若电路正常这个引脚上的电压就应该是0.765V。应为板子是成品，已经测试过并不会存在问题的，所以在这里偷个懒就不测了。在实际电路的测试中VFB这里的是必须测量的，否则无法保证电路是正常工作的。直接测量空载输出电压。依旧黑表笔接地，红表笔接Vout。

以上测试步骤的结果表明，在空载的情况下，利用TPS54229做的降压电路从12V到3.3V转换的目的达到了。但是带载情况怎样呢？会不会接上个负载电压就会大跌呢？

1万 · 2013-12-29 21:53

本帖最后由地瓜patch 于 2013-12-29 21:56 编辑

下面做一下带载测试，没有真实负载，如LM3224的测试方法依旧就用电阻做替代了。数据手册的名称就表明TPS54229能够带载2A

第一个带载实验，电路板输入3.6V，输出5.24V带 5 ohm电阻。手头没有大功率电阻，用两个10 ohm 1/4W的金属膜电阻并联做5 ohm用。这样输出电流大约为3.24/5 = 0.648A（纯电阻负载，实际负载会比较负载有阻性负载容性负载感性负载）。肯定不会过载。电压实际测试如下图,电压基本没跌。TPS54229没有发热。输入电流为Ii = 0.19A；输出电流计算为Io = 12x0.19/3.22=0.7125A，实测值比计算值大了将近0.0645。

将万用表串在负载电路中（更换表笔在万用表上的接法），电流测试如下图。输入电流为Ii = 0.16A 输出电流 Io=0.5A。实际测得值与以上0.645A的计算值还是有较大差别的。3.22*0.5 / 12*0.19 = 0.706 ，该负载下TPS54229的效率只有 70.6 %？效率这么低。

注，为防止电阻冒烟，随时准备断电。假设Io=0.645A电流平均分配在两个电阻上，那么每个电阻上的电流为Ir=0.325A，而10 ohm @ 1/4w电阻的标称电流约为Ir = 0.158A。电阻明显过流。

查WEBENCH的输出报告（附件3）得到下图，从图中可看到在Iout=0.5A，Vin=12.5V的情况下效率图表中绿色曲线大约为90%，而实际测得只有70%。这个地方问题比较大。请教高手斧正。

1万 · 2013-12-29 21:58

本帖最后由地瓜patch 于 2013-12-29 21:59 编辑

第二个带载实验，电路板输入12V，输出3.24V带 2.5 ohm电阻。依旧用四个10 ohm 1/4W的金属膜电阻并联做 2.5 ohm用。这样输出电流大约为3.24/2.5 = 1.296A（纯阻性负载）。电压实际测试如下图,输出电压Vout = 3..06 V，输入电流Ii=0.37A。电压跌了将近0.2V。可知TPS54229带载2.5 ohm纯电阻负载有点吃力。

将万用表串在负载电路中（更换表笔在万用表上的接法），电流测试如下图。输入电流为Ii = 0.31A 输出电流 Io=1A。实际测得值与以上1.3A的计算值还是有较大差别的。3.06*1/ 12*0.31= 0.8225 ，该负载下TPS54229的效率为82.25 %？低于WEBENCH设计报告中的93%（见附件3）近十个百分点。该负载下电压跌的太多，不建议使用。

注，为防止电阻冒烟，随时准备断电。假设Io=1A电流平均分配在四个电阻上，那么每个电阻上的电流为Ir=0.25A，而10 ohm @ 1/4w电阻的标称电流约为Ir = 0.158A。电阻明显过流。

1万 · 2013-12-29 22:00

第三个带载实验，电路板输入12V，将负载减小为 3.33 ohm电阻。依旧用三个10 ohm 1/4W的金属膜电阻并联做 3.33 ohm用。这样输出电流大约为3.21/3.33 = 0.973A（纯阻性负载）。电压实际测试如下图,输出电压Vout = 3.04V，输入电流Ii=0.28A。电压跌了将近0.2V。可知TPS54229带载2.5 ohm纯电阻负载貌似也有点吃力。

将万用表串在负载电路中（更换表笔在万用表上的接法），电流测试如下图。输入电流为Ii = 0.28A 输出电流 Io=0.73A。实际测得值与以上0.973A的计算值还是有较大差别的。3.04*0.73/ 12*0.28= 0.6604 ，该负载下TPS54229的效率只有66 %？效率这么低，估计有地方出错了。期待高手。

注，为防止电阻冒烟，随时准备断电。假设Io=1A电流平均分配在四个电阻上，那么每个电阻上的电流为Ir=0.25A，而10 ohm @ 1/4w电阻的标称电流约为Ir = 0.158A。电阻明显过流。

1万 · 2013-12-29 22:02

第四个带载实验，将电源电路板后带一块TI公司的Cortex-M3的电路板，其功耗大约为80-100mA（这里就不是纯电阻负载了，阻性负载容性负载感性负载都有）。考虑到Cortex-M3电路板的负载不大，不会过载，也就不会将输出电压拉低，所以直接没测输出电压，直接将万用表串在负载回路测电流。如下图

试计算一下TPS54229芯片的转换效率 P = 3.24x0.075 / 12x0.03 = 0.675 。从WEBENCH的设计报告附件3对应的文件）中可以找到TPS54229的效率图表如下图。

绿色代表3.6V在不同负载下的效率曲线，从上图中可以读取0.075A时的效率约为0.6-0.7之间，这个负载下的效率倒是比较符合。

1万 · 2013-12-29 22:06

总结
通过近一段时间对WEBENCH的使用，感觉非常方便，出设计结果也很快。WEBENCH包含原理图，BOM元件表，以及针对各种参数有一些列图表。给设计工作者提供很大便利。原理图可以直接拿来使用，BOM表可以作为参考，参数表可以用来分析评估... 非常人性化的一款辅助设计工具。

WEBENCH强大便利是一方面，元件TPS54429电源转换效率从设计报告上来看很高，但是从实测上来看，有些情况下一般般，如以上所述，0.8A的负载下效率不低于0.8，而且实际测得转换效率与附件3中给出的效率曲线相差不大。由此可见WEBENCH设计输出文件对各参数的图表描述完全可以作为实际参数参考使用。
如图所示，该电路只需几个阻容元件，一个续流二极管，一个功率电感，用直插元件，成本有限，电路板尺寸很小，若采用实际应用，面积会进一步减小，在移动便携设备对体积要求苛刻的情况下具有很高优势。

****由于本人能力有限，上数帖子肯定存在错误，请各位老师批评指正。在此谢过！****

附件：

1

TPS54229EEVM-056, 2-A, SWIFT™ Regulator —Evaluation Module.pdf (339.96 KB)
2

1637428634 TPS54229DDAR.pdf (102.91 KB)
3

tps54229e具有Eco-mode的4.5V 至18V 输入2A 同步降压型转换器.pdf (929.44 KB)