TPS62080/TPS62080A 1.2A 高效降壓轉(zhuǎn)換器評估指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高效的電源管理芯片是眾多項(xiàng)目的核心需求。德州儀器（TI）的 TPS62080 和 TPS62080A 降壓轉(zhuǎn)換器，因其高集成度和出色的性能，成為了工程師們的熱門選擇。本文將結(jié)合相關(guān)用戶指南，詳細(xì)介紹 TPS62080 評估模塊（EVM）的特點(diǎn)、測試流程以及注意事項(xiàng)。

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一、芯片概述

TPS62080 和 TPS62080A 是兩款 1.2A 的高效降壓轉(zhuǎn)換器，采用 2 x 2mm SON 封裝。該轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于向輸出端提供高達(dá) 1200mA 的連續(xù)電流，適用于多種電池供電的應(yīng)用場景。

工作模式

• PWM/PFM 模式：當(dāng)模式引腳置低時(shí)，轉(zhuǎn)換器進(jìn)入 PWM/PFM 模式。在負(fù)載電流大于紋波電流的一半（連續(xù)導(dǎo)通模式）時(shí)，工作在 PWM 模式；輕載時(shí)，電感器電流不連續(xù)，自動(dòng)進(jìn)入 PFM 模式，以保持低紋波和緊密的調(diào)節(jié)。
• Snooze 模式：將模式引腳置高，轉(zhuǎn)換器進(jìn)入 Snooze 模式。此模式在輕載時(shí)能降低功耗，提高效率，但會(huì)導(dǎo)致輸出紋波增大和動(dòng)態(tài)性能下降，常用于系統(tǒng)待機(jī)模式。

關(guān)鍵特性

• 寬輸出電流范圍的高效轉(zhuǎn)換：在中到重載時(shí)，采用 PWM 模式；輕載時(shí)自動(dòng)切換到 PFM 或節(jié)能模式，以保持整個(gè)負(fù)載電流范圍內(nèi)的高效率。
• 超低靜態(tài)電流：Snooze 模式下靜態(tài)電流低至 5μA，有助于延長電池驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的運(yùn)行時(shí)間，滿足低待機(jī)電流的綠色能源標(biāo)準(zhǔn)。
• 內(nèi)部補(bǔ)償電路：允許選擇 10μF 至 100μF 的外部輸出電容，以滿足不同的電源軌要求。
• 高頻率運(yùn)行：標(biāo)稱頻率為 3MHz，結(jié)合 DCS - Control? 架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)出色的負(fù)載瞬態(tài)性能和輸出電壓調(diào)節(jié)精度。

二、評估考慮因素

模式選擇

評估時(shí)需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的工作模式。PWM/PFM 模式適用于對輸出紋波要求較高的場景；Snooze 模式則在輕載時(shí)能顯著降低功耗，但會(huì)犧牲一定的輸出質(zhì)量。

芯片差異

TPS62080 和 TPS62080A 的主要區(qū)別在于禁用時(shí) SW 引腳與地之間的放電電阻。TPS62080 連接 1kΩ 電阻，TPS62080A 連接 50Ω 電阻。若需要測試 50Ω 放電電阻的情況，可將芯片更換為 TPS62080A。

三、測試流程

測試設(shè)備

• 可調(diào)直流電源（2.7V - 6V，可調(diào)電流限制約 550mA）
• 負(fù)載：系統(tǒng)負(fù)載或電阻負(fù)載（5Ω，3W；100Ω，0.25W；825Ω，0.25W）
• 三個(gè) Fluke 75 數(shù)字萬用表（或等效設(shè)備）
• 示波器（如 TDS222 或等效設(shè)備）

設(shè)備和 EVM 設(shè)置

按照表 1 進(jìn)行輸入/輸出連接和配置，同時(shí)設(shè)置示波器參數(shù)。用戶可根據(jù)需要將電阻負(fù)載替換為系統(tǒng)負(fù)載或十進(jìn)位負(fù)載箱，以改變負(fù)載。

測試步驟

1. 初始化：確保 EVM 按照表 1 和圖 1 設(shè)置，電源預(yù)設(shè)為 4Vdc，電流限制約 550mA。
2. 上電檢查：開啟輸入電源，驗(yàn)證輸入電壓約為 4Vdc（DMM#1），輸出電壓約為 2.5Vdc（DMM#2）。
3. 波形觀察：觀察 CH2 和 CH3，驗(yàn)證占空比接近 67%，輸出紋波小于 10mV。注意測試板上的輸出電感與工廠 EVM 可能不同，實(shí)際輸出紋波可能有所差異。
4. 負(fù)載變化測試：將負(fù)載從 5Ω 更改為 100Ω，觀察開關(guān)波形的變化。負(fù)載降低時(shí)，電感器電流不連續(xù)，控制自動(dòng)切換到 PFM 模式。
5. 輸入電壓變化測試：在 2.5V 至 5V 之間改變輸入電壓，觀察占空比和紋波波形的變化。
6. Snooze 模式測試：將負(fù)載設(shè)置為 100Ω，將跳線從 JMP1 - PWM/PFM 移至 JP1 - SNOOZE，觀察芯片進(jìn)入低功耗模式時(shí)的紋波變化。
7. 輕載測試：將負(fù)載降低到 825Ω，調(diào)整示波器參數(shù)進(jìn)行觀察。
8. 熱插拔測試：將跳線設(shè)置為 JP1 - PWM/PFM，斷開輸入電源，更換輸出負(fù)載為 5Ω，設(shè)置示波器參數(shù)，進(jìn)行熱插拔操作，觀察啟動(dòng)波形。
9. 關(guān)機(jī)測試：設(shè)置單序列觸發(fā)為負(fù)斜率，拔掉電源，觀察關(guān)機(jī)波形。
10. 使能控制測試：移除使能跳線 JP2，連接 CH1 到 JP2 - 2，插入輸入電源，觸發(fā)示波器，觀察通過拉低 EN 引腳實(shí)現(xiàn)輸出關(guān)機(jī)的波形；然后移除 JP2 - 1/2 之間的短路，觀察通過拉高 EN 引腳實(shí)現(xiàn)輸出開機(jī)的波形。

四、原理圖、物理布局和物料清單

原理圖

提供了 EVM 的詳細(xì)原理圖，有助于工程師深入了解電路結(jié)構(gòu)和信號流向。

物理布局

包括組裝層、頂層和底層的物理布局圖，方便工程師進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)和布局優(yōu)化。

物料清單

列出了 EVM 中使用的所有組件，包括電容、電感、電阻、芯片等，以及它們的規(guī)格和供應(yīng)商信息。

五、注意事項(xiàng)

安全操作

• 該 EVM 僅用于實(shí)驗(yàn)室/開發(fā)環(huán)境的初步可行性評估，非成品電氣設(shè)備，不適合消費(fèi)者使用。
• 使用者需熟悉電氣機(jī)械組件的危險(xiǎn)和應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，確保操作符合相關(guān)法規(guī)和安全要求。
• 操作時(shí)應(yīng)遵循 TI 推薦的規(guī)格和環(huán)境考慮，避免超過 EVM 額定值，以免造成財(cái)產(chǎn)損失、人身傷害或死亡。

法規(guī)合規(guī)

• 該 EVM 可能受 FCC 和 IC 規(guī)則的約束，使用前需了解相關(guān)規(guī)定。
• 在日本使用時(shí)，需遵守日本電波法的相關(guān)要求，如在屏蔽室或測試設(shè)施中使用、獲得實(shí)驗(yàn)電臺許可證或技術(shù)法規(guī)合規(guī)認(rèn)證等。

六、總結(jié)

TPS62080 和 TPS62080A 降壓轉(zhuǎn)換器憑借其高效、靈活的特點(diǎn)，為電子工程師提供了優(yōu)秀的電源管理解決方案。通過本文介紹的評估流程和注意事項(xiàng)，工程師可以更好地了解和應(yīng)用這兩款芯片，確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行。你在使用 TPS62080 或類似芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。