探索 TPS6120xEVM - 179 評(píng)估模塊：從設(shè)計(jì)到應(yīng)用

在電子工程領(lǐng)域，電源管理模塊的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天，我們來(lái)深入了解德州儀器（Texas Instruments）的 TPS6120xEVM - 179 評(píng)估模塊，看看它在電源轉(zhuǎn)換方面有哪些獨(dú)特之處。

文件下載：TPS61200EVM-179.pdf

一、產(chǎn)品概述

TPS6120xEVM - 179 專為單節(jié)、雙節(jié)或三節(jié)堿性、鎳鎘（NiCd）、鎳氫（NiMH）電池，以及單節(jié)鋰離子（Li - Ion）或鋰聚合物（Li - polymer）電池供電而設(shè)計(jì)和優(yōu)化。它也適用于輸入電壓低至 0.3V 的單節(jié)燃料電池或太陽(yáng)能電池應(yīng)用。該模塊的輸入電壓范圍為 0.3V 至 5.5V（啟動(dòng)電壓 ≥ 0.5V），可提供高達(dá) 5.5V 的單輸出電壓。

二、規(guī)格參數(shù)

2.1 性能規(guī)格

2.2 模塊修改

該 EVM 便于用戶對(duì) TPS61200/01/02 進(jìn)行評(píng)估。為方便用戶定制，電路板上的器件采用 603 或更大的封裝尺寸，正常應(yīng)用可能占用更少的電路板空間。其中，TPS61200 提供可調(diào)輸出功能，用戶可通過(guò)反饋電阻（R4 和 R5）調(diào)節(jié)輸出電壓，電阻值的選擇方法可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVS577）中的“編程輸出電壓”部分。而 TPS61201 和 TPS61202 的輸出電壓是工廠預(yù)設(shè)的，無(wú)法更改。

三、設(shè)置與操作

3.1 連接與跳線

各接口的功能如下：

• J1 - VBAT：輸入電源的正連接。
• J2 - GND：輸入電源的接地連接。
• J3 – VOUT：輸出電壓的正連接，TPS61200 和 TPS61201 EVM 的 VOUT 調(diào)節(jié)為 3.3V，TPS61202 EVM 的 VOUT 調(diào)節(jié)為 5V。
• J4 – GND：輸出電壓的接地連接。

JP1 - EN 是器件的使能輸入，在 JP1 的 VBAT 和 EN 引腳之間跨接分流器可啟用 IC，在 GND 和 EN 引腳之間跨接分流器可禁用 IC，JP1 必須在 VBAT 或 GND 位置安裝分流器，且 EN 不能懸空。

JP2 - PS 用于在輕載時(shí)啟用或禁用省電模式，在 JP2 的 VBAT 和 PS 引腳之間跨接分流器可禁用省電模式，在 GND 和 PS 引腳之間跨接分流器可啟用省電模式。需要注意的是，在降壓轉(zhuǎn)換模式（VBAT > Vout）下，省電模式始終啟用，且無(wú)法強(qiáng)制器件進(jìn)入固定頻率操作。JP2 必須在 VBAT 或 GND 位置安裝分流器，且 PS 不能懸空。

3.2 設(shè)備設(shè)置

電源應(yīng)至少具備 2A 的供電能力。在 J1 和 J2 之間連接輸入電源，由于最小啟動(dòng)電壓要求，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器時(shí)該電源的電壓范圍應(yīng)在 0.5V 至 5.5V 之間，啟動(dòng)后輸入電壓可低至 0.3V。在 J3 和 J4 之間連接負(fù)載。

在通過(guò)將 JP1 處的 EN 引腳連接到 VBAT 啟用設(shè)備之前，要確保 J1 和 J2 之間測(cè)量的輸入電壓不超過(guò) 5.5V，并且 JP2（PS 引腳）連接到所需的設(shè)置。為避免輸入電源線的電壓降，應(yīng)使用至少 20 號(hào)規(guī)格的電線。輸出電壓可以通過(guò)電壓表和/或帶有標(biāo)準(zhǔn)高阻抗電壓探頭的示波器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.3 設(shè)備操作

輸入電壓連接并驗(yàn)證后，將 JP1 處的 EN 引腳連接到 VBAT，轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)并調(diào)節(jié)到設(shè)定的輸出電壓，輸出調(diào)節(jié)范圍如表 2 所示。轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)后，輸入電壓可降至 0.3V。圖 1 和圖 2 展示了 EVM 在各種輸入/輸出電壓組合下的最大輸出電流和效率的測(cè)量數(shù)據(jù)。

四、電路板布局

4.1 布局建議

對(duì)于所有開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)，布局是設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，特別是在高峰值電流和高開(kāi)關(guān)頻率的情況下。如果布局不當(dāng)，穩(wěn)壓器可能會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性問(wèn)題以及電磁干擾（EMI）問(wèn)題。因此，主電流路徑和電源接地軌道應(yīng)使用寬而短的走線。輸入和輸出電容以及電感應(yīng)盡可能靠近 IC 放置。使用一個(gè)公共接地節(jié)點(diǎn)作為電源接地，另一個(gè)不同的接地節(jié)點(diǎn)作為控制接地，以最小化接地噪聲的影響，并在靠近 IC 的接地引腳處連接這些接地節(jié)點(diǎn)。

反饋分壓器應(yīng)盡可能靠近 IC 的控制接地引腳放置。在布局控制接地時(shí)，建議也使用短走線，并與電源接地走線分開(kāi)，以避免由于電源接地電流和控制接地電流疊加而導(dǎo)致的接地偏移問(wèn)題。

4.2 電路板層

文檔中提供了 EVM 電路板的頂層組裝層、頂層和底層的示意圖，這有助于工程師更好地理解電路板的結(jié)構(gòu)和布局。

五、原理圖與物料清單

5.1 原理圖

TPS6120xEVM - 179 的原理圖展示了電路的連接方式和各個(gè)元件的位置，為工程師進(jìn)行電路分析和故障排查提供了重要依據(jù)。

5.2 物料清單

物料清單詳細(xì)列出了三種 EVM 所需的元件信息，包括元件的數(shù)量、參考編號(hào)、值、描述、尺寸、零件編號(hào)和制造商等。這有助于工程師進(jìn)行元件采購(gòu)和電路板組裝。

六、重要注意事項(xiàng)

6.1 評(píng)估板使用限制

該評(píng)估板僅用于工程開(kāi)發(fā)、演示或評(píng)估目的，不被視為適合一般消費(fèi)者使用的成品。使用該產(chǎn)品的人員必須具備電子技術(shù)培訓(xùn)，并遵守良好的工程實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)估板不滿足歐盟關(guān)于電磁兼容性、有害物質(zhì)限制（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE 或 UL 的指令要求，因此可能不符合這些指令或其他相關(guān)指令的技術(shù)要求。

6.2 操作范圍限制

務(wù)必在 0.3V 至 5.5V 的輸入電壓范圍和 1.8V 至 5.5V 的輸出電壓范圍內(nèi)操作 EVM。超出指定的輸入范圍可能導(dǎo)致意外操作和/或?qū)?EVM 造成不可逆損壞。如果對(duì)輸入范圍有疑問(wèn)，請(qǐng)?jiān)谶B接輸入電源之前聯(lián)系德州儀器的現(xiàn)場(chǎng)代表。

6.3 溫度注意事項(xiàng)

在正常操作期間，一些電路元件的外殼溫度可能會(huì)超過(guò) 85°C。只要保持輸入和輸出范圍，EVM 設(shè)計(jì)為在某些元件高于 85°C 的情況下仍能正常工作。這些元件包括但不限于線性穩(wěn)壓器、開(kāi)關(guān)晶體管、功率晶體管和電流感測(cè)電阻器。在操作過(guò)程中，將測(cè)量探頭靠近這些設(shè)備時(shí)，要注意這些設(shè)備可能會(huì)很燙。

總之，TPS6120xEVM - 179 評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)方便的平臺(tái)來(lái)評(píng)估和開(kāi)發(fā)低輸入電壓的升壓電源解決方案。在使用過(guò)程中，工程師需要嚴(yán)格遵守操作規(guī)范和注意事項(xiàng)，以確保模塊的正常運(yùn)行和使用壽命。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似電源模塊的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。