德州儀器TPS62065/67EVM評(píng)估模塊深度解析

在電子設(shè)計(jì)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。德州儀器（TI）的TPS62065/67EVM評(píng)估模塊為工程師們提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估TPS62065和TPS62067這兩款2A降壓轉(zhuǎn)換器的性能。下面，我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這個(gè)評(píng)估模塊。

文件下載：TPS62065-67EVM-347.pdf

一、評(píng)估模塊概述

TPS62065 - 67EVM - 347是一對(duì)經(jīng)過(guò)完全組裝和測(cè)試的印刷電路板（PCB），專門用于評(píng)估TPS62065和TPS62067 2A降壓轉(zhuǎn)換器。該模塊配備了TPS62065和TPS62067集成電路（IC），每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器IC對(duì)應(yīng)一塊PCB。

（一）模塊特性

• 輸入電壓范圍：2.9V至6.0V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 可調(diào)輸出電壓：0.8V至輸入電壓（VIN），可根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整。
• 最大輸出電流：高達(dá)2.0A，能滿足大多數(shù)中小功率設(shè)備的供電需求。
• 開關(guān)頻率：3MHz，較高的開關(guān)頻率有助于減小外部元件的尺寸。
• Power Good輸出（僅TPS62067EVM）：方便監(jiān)測(cè)電源狀態(tài)。
• 時(shí)鐘抖動(dòng)：有助于降低電磁干擾（EMI）。

（二）應(yīng)用場(chǎng)景

TPS62065和TPS62067降壓轉(zhuǎn)換器適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如負(fù)載點(diǎn)（POL）、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDAs）、掌上電腦（Pocket PCs）、便攜式媒體播放器以及數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）電源等。

二、電氣性能規(guī)格

這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。例如，輸入電壓范圍決定了電源的選擇，而效率參數(shù)則關(guān)系到系統(tǒng)的功耗和發(fā)熱情況。

三、原理圖

文檔中提供了TPS62065EVM和TPS62067EVM的原理圖。這些原理圖是設(shè)計(jì)和調(diào)試電路的重要基礎(chǔ)，不過(guò)需要注意的是，原理圖僅作為參考，具體的元件值應(yīng)參考物料清單（BOM）。

四、連接器和測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明

（一）TPS62065EVM

• J10 VIN：輸入電源的正連接端，電源需連接在J10和J12（GND）之間，輸入電壓范圍為2.9V至6.0V，且輸入電源線應(yīng)盡量短并絞合。
• J11 S +/S–：轉(zhuǎn)換器輸入的感測(cè)連接端，可連接電壓表、電源或示波器的感測(cè)端。
• J12 GND：輸入電源的返回連接端。
• J13 VOUT：降壓轉(zhuǎn)換器的正輸出端，輸出電壓可通過(guò)反饋電阻R10和R11進(jìn)行調(diào)整，默認(rèn)輸出電壓為1.8V，同時(shí)需要一個(gè)前饋電容，具體信息可參考TPS6206x數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVS833）。
• J14 S +/S–：轉(zhuǎn)換器輸出的感測(cè)連接端。
• J15 GND：轉(zhuǎn)換器的返回連接端，負(fù)載可連接在J15和J13（VOUT）之間，最大負(fù)載電流可達(dá)2000mA。
• JP10 EN：用于啟用或禁用TPS62065，短接中心引腳和On開啟設(shè)備，短接中心引腳和Off關(guān)閉設(shè)備，VIN和EN之間連接有一個(gè)1MΩ上拉電阻，移除跳線JP10也可開啟轉(zhuǎn)換器。
• JP11 MODE：用于啟用或禁用輕載時(shí)的節(jié)能模式，短接中心引腳和PWM禁用節(jié)能模式，短接中心引腳和PSM啟用節(jié)能模式，GND和MODE之間連接有一個(gè)1MΩ下拉電阻，移除JP11時(shí)，轉(zhuǎn)換器在輕載條件下工作在節(jié)能模式。
• J16 VOUT（SMA）：SMA連接器，連接到TPS62065的輸出電壓，可用于使用頻譜分析儀輕松分析輸出電壓的噪聲頻譜，默認(rèn)情況下，J16未組裝在評(píng)估模塊上。

（二）TPS62067EVM

• J20 VIN：輸入電源的正連接端，電源需連接在J20和J22（GND）之間，輸入電壓范圍為2.9V至6.0V，輸入電源線應(yīng)盡量短并絞合。
• J21 S +/S–：轉(zhuǎn)換器輸入的感測(cè)連接端。
• J22 GND：輸入電源的返回連接端。
• J23 VOUT：降壓轉(zhuǎn)換器的正輸出端，輸出電壓可通過(guò)反饋電阻R20和R21進(jìn)行調(diào)整，默認(rèn)輸出電壓為3.3V，同樣需要一個(gè)前饋電容，具體信息參考TPS6206x數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVS833）。
• J24 S +/S–：轉(zhuǎn)換器輸出的感測(cè)連接端。
• J25 GND：轉(zhuǎn)換器的返回連接端，負(fù)載可連接在J25和J23（VOUT）之間，最大負(fù)載電流可達(dá)2000mA。
• J26 PG：Power Good輸出，為開漏輸出，VIN和PG之間連接有一個(gè)1MΩ上拉電阻，當(dāng)FB電壓達(dá)到其標(biāo)稱值的95%時(shí)，PG輸出高電平；當(dāng)FB電壓低于其標(biāo)稱值的90%時(shí)，PG輸出低電平，此功能僅在TPS62067EVM上可用。
• JP20 EN：用于啟用或禁用TPS62067，短接中心引腳和On開啟設(shè)備，短接中心引腳和Off關(guān)閉設(shè)備，VIN和EN之間連接有一個(gè)1MΩ上拉電阻，移除跳線JP20也可開啟轉(zhuǎn)換器。
• J27 VOUT（SMA）：SMA連接器，連接到TPS62067的輸出電壓，可用于使用頻譜分析儀輕松分析輸出電壓的噪聲頻譜，默認(rèn)情況下，J27未組裝在評(píng)估模塊上。

五、測(cè)試配置

（一）硬件設(shè)置

典型的硬件測(cè)試配置如圖3所示，主要包括示波器、直流負(fù)載、電源和評(píng)估模塊。通過(guò)合理連接這些設(shè)備，可以對(duì)評(píng)估模塊進(jìn)行各項(xiàng)性能測(cè)試。

（二）測(cè)試步驟

1. 在TPS62065EVM的J10和J12之間，或TPS62067EVM的J20和J22之間連接直流電源，輸入電壓應(yīng)在2.9V至6.0V之間，且輸入電源線應(yīng)盡量短并絞合。
2. 將直流電壓表或示波器連接到評(píng)估模塊的輸出感測(cè)連接端（TPS62065EVM的J14，TPS62067EVM的J24）。
3. 在TPS62065EVM的J13和J15之間，或TPS62067EVM的J23和J25之間連接負(fù)載。
4. 通過(guò)短接JP10（JP20）的EN和ON來(lái)啟用轉(zhuǎn)換器。
5. TPS62065EVM具有輕載時(shí)在節(jié)能模式和強(qiáng)制PWM模式之間切換的功能，可通過(guò)跳線JP11進(jìn)行啟用或禁用。
6. TPS62067EVM具有Power Good（PG）輸出，PG引腳連接到J26。

六、測(cè)試數(shù)據(jù)

文檔中給出了TPS62065/67EVM的典型性能曲線，包括效率與負(fù)載電流的關(guān)系、啟動(dòng)和關(guān)閉特性、輸出電壓紋波以及控制環(huán)路波特圖等。這些曲線為工程師評(píng)估轉(zhuǎn)換器的性能提供了直觀的依據(jù)，但實(shí)際性能數(shù)據(jù)可能會(huì)受到測(cè)量技術(shù)和環(huán)境變量的影響。

（一）效率

圖4展示了TPS62065和TPS62067的典型效率性能，效率隨著負(fù)載電流的變化而變化。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)負(fù)載情況選擇合適的轉(zhuǎn)換器，以提高系統(tǒng)的效率。

（二）啟動(dòng)和關(guān)閉

圖5和圖6分別展示了TPS62065和TPS62067在2.2Ω負(fù)載下的啟動(dòng)性能，圖7展示了TPS62067在無(wú)負(fù)載時(shí)的關(guān)閉特性。了解這些特性有助于工程師設(shè)計(jì)合理的啟動(dòng)和關(guān)閉電路，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（三）輸出電壓紋波

圖8和圖9分別展示了TPS62065在PFM和PWM模式下的典型輸出電壓紋波。輸出電壓紋波是衡量電源質(zhì)量的重要指標(biāo)，通過(guò)觀察紋波情況，我們可以優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，減少紋波對(duì)系統(tǒng)的影響。

（四）控制環(huán)路波特圖

圖10和圖11展示了TPS62065在不同輸入電壓下的增益和相位與頻率的關(guān)系?？刂骗h(huán)路的性能直接影響著轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，通過(guò)分析波特圖，我們可以調(diào)整控制參數(shù)，提高系統(tǒng)的性能。

七、組裝圖紙和布局

文檔中提供了TPS62065/67EVM - 347印刷電路板的設(shè)計(jì)圖紙，包括元件布局、頂層銅層、內(nèi)部層和底層銅層等。該評(píng)估模塊采用四層1盎司覆銅板（1.5" x 1.8"）設(shè)計(jì)，所有元件位于電路板的頂層，方便用戶觀察、探測(cè)和評(píng)估TPS62065/67控制IC在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中的性能。需要注意的是，這些圖紙僅用于展示電路板的布局，不能用于制造TPS62065/67EVM - 347 PCB。

八、物料清單

物料清單（BOM）列出了評(píng)估模塊中使用的所有元件，包括電容、電感、電阻、集成電路等。詳細(xì)的元件信息有助于工程師進(jìn)行元件選型和采購(gòu)，確保評(píng)估模塊的正常運(yùn)行。

九、標(biāo)準(zhǔn)條款和條件

文檔中還包含了評(píng)估模塊的標(biāo)準(zhǔn)條款和條件，包括交付、有限保修、監(jiān)管通知、使用限制和警告等內(nèi)容。工程師在使用評(píng)估模塊時(shí)，應(yīng)仔細(xì)閱讀并遵守這些條款和條件，以確保合法、安全地使用該模塊。

通過(guò)對(duì)TPS62065/67EVM評(píng)估模塊的詳細(xì)分析，我們可以看到該模塊為工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于評(píng)估TPS62065和TPS62067降壓轉(zhuǎn)換器的性能。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)具體需求，結(jié)合模塊的特性和測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的要求。你在使用類似評(píng)估模塊時(shí)，是否也遇到過(guò)一些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。