德州儀器TPS6103x EVM-208高效輸出電流升壓轉(zhuǎn)換器評測

一、引言

德州儀器（Texas Instruments）推出的TPS61030、TPS61031和TPS61032評估模塊（EVM），為設(shè)計人員評估高效升壓轉(zhuǎn)換器的不同工作模式和性能提供了便利。這些EVM有不同的輸出電壓配置，如TPS61030EVM - 208可調(diào)節(jié)升壓輸出電壓（設(shè)置為5V），TPS61031EVM - 208升壓輸出電壓固定為3.3V，TPS61032EVM - 208升壓輸出電壓固定為5V。若要評估其他輸出電壓配置，可使用TPS61030的可調(diào)節(jié)輸出電壓版本，通過調(diào)整適當?shù)姆答?a target="_blank">電阻分壓器，能使升壓轉(zhuǎn)換器輸出2.5V至5.5V的電壓。該系列輸入電壓范圍為1.8V至5.5V，且為保證正常運行，最大輸入電壓不應(yīng)超過輸出電壓。

文件下載：TPS61030EVM-208.pdf

二、EVM設(shè)置

連接準備

在給EVM通電之前，需完成所有連接：

1. 將電源（1.8V至VOUT，具體取決于EVM的輸出電壓）連接到INPUT接頭。
2. 將電壓表連接到OUTPUT接頭。
3. 確保所有跳線設(shè)置正確（EN、SYNC），EN默認連接到(V_{BAT})，SYNC默認連接到GND。
4. 打開電源，驗證輸出電壓是否在EVM警告和限制部分所述的范圍內(nèi)。需注意，該EVM應(yīng)在1.8V至5.0V的輸入電壓范圍和2.5V至5.5V的直流 - 直流輸出電壓范圍內(nèi)運行。

評估過程

要進行詳細評估，需在輸出端子連接負載，以便將負載電流調(diào)整在0mA至1600mA之間。同時，為確保準確測量輸出電壓和輸入電壓，建議使用開爾文觸點或直接將電壓表連接到輸入電壓或輸出電壓端子進行測量，這樣可消除因連接電源或負載的輸入和輸出端子線的電壓降導(dǎo)致的測量誤差。

跳線功能

1. Enable (EN) 跳線：用于啟用設(shè)備。將使能引腳（EN）連接到(V_{BAT})可啟用該部件，將EN設(shè)置為GND則禁用設(shè)備。更多詳細信息可參考SLUS534數(shù)據(jù)手冊。
2. Power Save Mode Enable and Synchronization (SYNC) 跳線：當該跳線設(shè)置為GND時，設(shè)備在輕負載時可進入節(jié)能模式。當輸出電壓達到上限閾值時，設(shè)備自動停止開關(guān)操作；當輸出電壓達到下限閾值時，再次開始開關(guān)操作。若將跳線設(shè)置為(V_{BAT})以禁用節(jié)能功能，設(shè)備將保持在固定頻率模式下運行，無論負載電流值如何。但在輕負載運行期間，會有反向電流流回輸入，增加功率損耗。不過，這種模式下工作頻率保持恒定，輸出電壓紋波較低。若要將工作頻率同步到外部頻率，可將時鐘信號應(yīng)用于SYNC引腳，此時設(shè)備將以應(yīng)用的工作頻率運行，且無節(jié)能模式。更多關(guān)于應(yīng)用頻率和同步頻率范圍的詳細信息，可參考SLUS534數(shù)據(jù)手冊。
3. LBI/LBO比較器：LBO端子是一個開漏輸出，有一個上拉電阻R6連接到輸出。當LBI的輸入電壓降至500mV閾值以下時，該引腳上的信號變?yōu)榈碗娖?。當LBI的輸入電壓高于適當閾值時，LBO輸出保持高阻抗。EVM上使用電阻分壓器（R1、R2）來監(jiān)控電源電壓，更多關(guān)于設(shè)置低電池閾值電壓的詳細信息可在SLUS534數(shù)據(jù)手冊中找到。

三、物料清單、PCB布局和原理圖

物料清單

TPS6103x EVM的物料清單涵蓋了多種元件，包括電容、電感、電阻、接頭和芯片等。例如，電容C3、C4為100μF 10V的低ESR鉭電容；電感L1為6.8μH的CDRH124 - 6R8；芯片U1根據(jù)不同的EVM版本有TPS61030PW、TPS61031PW、TPS61032PW等。更多關(guān)于直流 - 直流轉(zhuǎn)換器的設(shè)計和元件選擇的詳細信息可在SLUS534數(shù)據(jù)手冊中找到。

PCB布局

對于所有開關(guān)模式電源，PCB布局是電源設(shè)計過程中的關(guān)鍵步驟?？烧{(diào)輸出電壓和固定輸出電壓的EVM布局如圖1、圖2、圖3和圖4所示。完整的直流 - 直流轉(zhuǎn)換器解決方案所需的電路板面積在雙面PCB上小于494 (mm^{2})（19mm × 26mm）。進一步的布局指南可參考SLUS534數(shù)據(jù)手冊。

原理圖

TPS6103x EVM的電路原理圖展示了其內(nèi)部的電路連接和工作原理，對于深入理解該EVM的工作機制非常有幫助。

四、修訂歷史

從A版本（2007年10月）到B版本有一些變化，例如在引言中刪除了最大輸出電流為1000mA的聲明。

五、使用限制和警告

適用范圍

EVM僅適用于產(chǎn)品或軟件開發(fā)人員在研發(fā)環(huán)境中對德州儀器半導(dǎo)體產(chǎn)品進行可行性評估、實驗或科學(xué)分析，不能直接或間接組裝到任何成品中，也不適用于消費或家庭用途。

有限保修和相關(guān)補救措施/免責聲明

1. 這些條款和條件不適用于軟件，軟件的保修（如果有）在適用的軟件許可協(xié)議中涵蓋。
2. 德州儀器保證TI EVM在交付給用戶后的90天內(nèi)符合其公布的規(guī)格。但對于因非德州儀器原因（如疏忽、濫用、不當安裝或測試等）導(dǎo)致的缺陷，或被非德州儀器實體以任何方式更改或修改的EVM，德州儀器不承擔責任。此外，對于因用戶的設(shè)計、規(guī)格或指令導(dǎo)致的缺陷，德州儀器也不承擔責任。
3. 如果任何EVM不符合上述保修規(guī)定，德州儀器的唯一責任是選擇修復(fù)或更換該EVM，或為用戶的賬戶貸記該EVM的費用。保修責任僅限于在保修期內(nèi)返回至德州儀器指定地址且被德州儀器確定不符合保修規(guī)定的EVM。

監(jiān)管通知

不同地區(qū)對EVM有不同的監(jiān)管要求，例如在美國，未獲得FCC批準的EVM不能直接轉(zhuǎn)售或銷售，需先獲得所有必要的FCC設(shè)備授權(quán)；標注為符合FCC規(guī)則第15部分的EVM，其操作需滿足一定條件，否則可能會干擾無線電通信。在加拿大、日本等地區(qū)也有各自的規(guī)定，用戶需遵守相關(guān)法規(guī)。

使用限制和安全警告

1. EVM不得用于功能安全和/或安全關(guān)鍵評估，包括但不限于生命支持應(yīng)用的評估。
2. 用戶在處理或使用EVM之前，必須閱讀并遵循德州儀器提供的用戶指南和其他可用文檔，包括任何警告或限制通知。
3. 用戶應(yīng)在德州儀器推薦的規(guī)格和環(huán)境條件下操作EVM，超出指定的性能評級和規(guī)格可能會導(dǎo)致人身傷害、死亡或財產(chǎn)損失。如果對性能評級和規(guī)格有疑問，應(yīng)在連接接口電子設(shè)備（包括輸入電源和預(yù)期負載）之前聯(lián)系德州儀器的現(xiàn)場代表。
4. EVM僅適用于技術(shù)合格的專業(yè)電子專家，用戶需承擔正確和安全處理及使用EVM的所有責任和義務(wù)。

六、總結(jié)

德州儀器的TPS6103x EVM - 208為設(shè)計人員提供了一個評估高效升壓轉(zhuǎn)換器的有效工具。通過正確設(shè)置和使用EVM，結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊和指南，設(shè)計人員可以更好地了解該系列升壓轉(zhuǎn)換器的性能和特點，從而應(yīng)用于合適的項目中。但在使用過程中，務(wù)必嚴格遵守相關(guān)的使用限制和警告，確保安全和合規(guī)。你在使用這類EVM時是否也遇到過一些有趣的問題呢？不妨在評論區(qū)分享一下。