德州儀器TPS6050x降壓電荷泵評估模塊使用指南

一、重要聲明

德州儀器（TI）保留對其產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行更改、改進(jìn)和停產(chǎn)的權(quán)利?？蛻粼谙聠吻皯?yīng)獲取最新信息，并驗證其時效性和完整性。TI對硬件產(chǎn)品按銷售時適用的規(guī)格提供標(biāo)準(zhǔn)保修，但并非對每個產(chǎn)品的所有參數(shù)都進(jìn)行測試。TI不承擔(dān)應(yīng)用協(xié)助、客戶產(chǎn)品設(shè)計等方面的責(zé)任，客戶需對使用TI組件的產(chǎn)品和應(yīng)用負(fù)責(zé)，并提供足夠的設(shè)計和操作保障。同時，TI未授予與產(chǎn)品使用相關(guān)的專利、版權(quán)等知識產(chǎn)權(quán)許可，對信息的復(fù)制和產(chǎn)品的轉(zhuǎn)售也有嚴(yán)格規(guī)定。

文件下載：TPS60500EVM-193.pdf

評估模塊（EVM）僅用于工程開發(fā)或評估，不適合商業(yè)用途，可能不具備最終產(chǎn)品所需的設(shè)計、營銷和制造相關(guān)的保護(hù)措施，也可能不符合電磁兼容性指令。若EVM不符合用戶指南中的規(guī)格，可在交付后30天內(nèi)退款。用戶需對產(chǎn)品的正確安全處理負(fù)責(zé)，并對TI因產(chǎn)品處理或使用產(chǎn)生的索賠進(jìn)行賠償。產(chǎn)品可能未通過監(jiān)管合規(guī)或機構(gòu)認(rèn)證，用戶需注意靜電放電防護(hù)。

二、TPS6050x電荷泵簡介

TI的TPS6050x電荷泵是調(diào)節(jié)式降壓轉(zhuǎn)換器。其中，TPS60500的輸出電壓可在0.8V至3.3V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而TPS60501、TPS60502和TPS60503則分別具有3.3V、1.8V和1.5V的固定輸出電壓。這些器件的輸入電壓范圍為1.8V至6.5V，且輸入電壓必須比輸出電壓至少高1V，最大輸出電流為250mA。

三、EVM模塊介紹

（一）EVM的作用

TPS60500至TPS60503的評估模塊（EVM）有助于設(shè)計師評估這些器件。使用該EVM，可評估器件的各種模式及其性能，且只需一個直流電壓源即可運行。電荷泵的布局與電感式DC/DC轉(zhuǎn)換器的布局一樣關(guān)鍵，EVM板的建議布局可作為參考，以減少設(shè)計時間。

（二）基本操作原理

TPS6050x器件包含一個多模式降壓功率級，可自動選擇轉(zhuǎn)換模式。根據(jù)輸入輸出電壓比，轉(zhuǎn)換比可為1（LDO模式）、0.66、0.5或0.33。不同轉(zhuǎn)換模式的實現(xiàn)提高了效率。若想了解不同操作模式和功能描述，可參考數(shù)據(jù)手冊。

四、EVM詳細(xì)描述

（一）原理圖

要操作該板，需在VIN和GND之間連接具有適當(dāng)電壓水平的電源。在EN和GND之間連接跳線以啟用器件，移除跳線則禁用器件，此時IC的電源電流降至0.05μA，且禁用時PG輸出被拉低。輸出電壓由電阻分壓器R3和R4設(shè)置為1.5V。

（二）布局

EVM的組件僅放置在板的頂層，尺寸為43.4 x 33.0 (mm^{2}) ，遠(yuǎn)大于IC及其電容所需的空間。IC和電容所需的總空間僅約為17mm x 11 (mm = 181 ~mm^{2}) 。電容是為性能而非空間優(yōu)化的，若要最小化板空間，可使用更小的電容。底層信號為接地信號（GND），為保證良好性能，整個底層是一個GND平面，僅被一些過孔打斷。

（三）設(shè)置步驟

為使EVM正常運行，需按以下步驟操作：

1. 在輸出端（GND和OUT之間）連接負(fù)載，當(dāng) (Vout = 1.5 ~V) 時， (RLOAD ≥ 6) 。
2. 在輸入端（In）和地（GND）之間連接具有適當(dāng)電壓的信號源（或電池組）：當(dāng)輸出電壓為1.5V，輸出電流 (lout = 150 ~mA) 時， (Vin = 2.4 ~V) 至6.5V；當(dāng)輸出電流 (lout = 250 ~mA) 時， (Vin = 3.0 ~V) 至6.5V。
3. 當(dāng)輸出電流 (> 150 ~mA) 時，將輸出電容Cout增加到 (≥ 22 mu F) 。

五、電容選擇

為獲得最大輸出電流和最佳性能，建議使用EVM上放置的電容。對于較低電流或允許較高輸出電壓紋波的情況，也可使用其他電容。建議輸出電容在 (lout ≤ 50 ~mA) 時最小值為4.7uF，在 (lout > 50 ~mA) 時為10uF。當(dāng) (lout > 150 mA) 時，需要22uF或更大的輸出電容，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。飛行電容低于1μF時，最大輸出功率會降低。

陶瓷電容能使電荷泵獲得最佳性能。為減少電荷泵從一個傳輸階段（輸出電容充電）轉(zhuǎn)換到另一個階段時的尖峰，應(yīng)在輸入和輸出端使用陶瓷電容。鉭電容由于其等效串聯(lián)電阻（ESR）過高，無法過濾這些尖峰。輸入電容應(yīng)盡可能靠近輸入引腳（Vin）和GND放置，建議使用X5R或X7R陶瓷電容作為輸入電容。

大家在使用TPS6050x EVM進(jìn)行設(shè)計時，是否遇到過一些特殊的問題呢？又有哪些獨特的解決方案呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。