探索 TPS6261x/2x/6xEVM-419 評(píng)估模塊：高性能電源轉(zhuǎn)換解決方案

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，電源管理對(duì)于便攜式設(shè)備的性能和續(xù)航至關(guān)重要。德州儀器（Texas Instruments）的 TPS6261x/2x/6x 系列高頻率、同步降壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器，專為電池供電的便攜式應(yīng)用而優(yōu)化。本文將深入介紹 TPS6261x/2x/6xEVM - 419 評(píng)估模塊，包括其特點(diǎn)、應(yīng)用、電氣性能、測(cè)試配置等方面，幫助電子工程師更好地了解和使用該模塊。

文件下載：TPS62615EVM-419.pdf

一、引言

TPS6261x、TPS6262x 和 TPS6266x 是一系列針對(duì)電池供電便攜式應(yīng)用優(yōu)化的高頻率、同步降壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器。它們適用于低功耗應(yīng)用，支持高達(dá) 350 - mA 的負(fù)載電流，允許使用低成本的片式電感器和電容器。輸入電壓范圍為 2.3 V 至 5.5 V，可支持鋰離子（Li - Ion）電池供電的應(yīng)用。不同版本的輸出電壓固定在 1.2 V 至 2.3 V 之間，這些轉(zhuǎn)換器以 6 - MHz 的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率運(yùn)行，并在輕負(fù)載電流下進(jìn)入節(jié)能模式，以在整個(gè)負(fù)載電流范圍內(nèi)保持高效率。PFM 模式通過(guò)在輕負(fù)載操作期間將靜態(tài)電流降低至 31 μA（典型值）來(lái)延長(zhǎng)電池壽命。

1.1 特點(diǎn)

• 輸入電壓范圍廣：2.3 V 至 5.5 V，適應(yīng)多種電池供電場(chǎng)景。
• 固定輸出電壓：提供多種固定輸出電壓選項(xiàng)，滿足不同應(yīng)用需求。
• 高輸出電流：最高可達(dá) 2.0 - A 的輸出電流。
• 6 - MHz 調(diào)節(jié)頻率操作：高頻操作有助于減小外部元件尺寸。
• 輸出電容放電（可選）：增加了應(yīng)用的靈活性。
• 小尺寸解決方案：總解決方案尺寸小于 (12 mm^{2})，適合便攜式設(shè)備。

1.2 應(yīng)用

• 移動(dòng)設(shè)備：手機(jī)、智能手機(jī)等。
• 無(wú)線通信：WLAN、GPS 和藍(lán)牙? 應(yīng)用。
• 電視調(diào)諧器：DTV 調(diào)諧器。
• DC/DC 微模塊：為小型系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。

1.3 EVM 訂購(gòu)選項(xiàng)

二、電氣性能規(guī)格

TPS6261x/2x/6xEVM - 419 的電氣性能規(guī)格涵蓋輸入、輸出和系統(tǒng)特性等方面，具體如下：

2.1 輸入特性

• 輸入電壓（VIN）：范圍為 2.2 V 至 5.5 V。
• 輸入欠壓鎖定（VIN_UVLO）：典型值為 2.05 - 2.1 V。
• 靜態(tài)工作電流（IQ）：在 IO = 0 mA 且設(shè)備不切換時(shí)，典型值為 31 - 55 μA；在 PWM 模式下，為 7.6 mA。

2.2 輸出特性

• 調(diào)節(jié)直流輸出電壓：在不同輸入電壓和負(fù)載電流條件下，輸出電壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，如在 2.3 V < VIN < 4.8 V 且 0 mA < IOUT < 600 mA 時(shí)，輸出電壓為 0.98 x VNOM 至 1.03 x VNOM V。
• 線路調(diào)節(jié)：為 0.13 %/V。
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：為 - 0.0003 %/A。
• 輸出電流（IOUT）：TPS6261x 為 350 mA，TPS6262x 為 600 mA，TPS6266x 為 1000 mA。

2.3 系統(tǒng)特性

• 開(kāi)關(guān)頻率（fSW）：范圍為 5400 - 6600 kHz，典型值為 6000 kHz。
• 峰值效率（hpk）：在輸入電壓為標(biāo)稱值時(shí)，可達(dá) 91 %。

三、連接器和測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明

3.1 輸入/輸出連接器

• J1 VIN：輸入電源的正連接，輸入電壓必須在 2.3 V 至 5.5 V 之間，連接電源時(shí)應(yīng)將輸入電源線絞合并盡量縮短。
• J2 S + /S–：轉(zhuǎn)換器輸入的感測(cè)連接，可連接電壓表、電源感測(cè)連接或示波器。
• J3 GND：輸入電源的返回連接，同樣要求輸入電壓在 2.3 V 至 5.5 V 之間，電源線應(yīng)絞合且盡量短。電容 C1 用于補(bǔ)償直流電源到 EVM 的電線產(chǎn)生的寄生電感，實(shí)際應(yīng)用電路中并非必需。
• J4 VOUT：降壓轉(zhuǎn)換器的正輸出，不同型號(hào)的 TPS6261x/2x/6x 系列設(shè)備具有固定輸出電壓，具體信息可參考設(shè)備數(shù)據(jù)手冊(cè)。
• J5 S + /S–：轉(zhuǎn)換器輸出的感測(cè)連接，可連接電壓表、電子負(fù)載感測(cè)連接或示波器。
• J6 GND：轉(zhuǎn)換器的返回連接，可在 J6 和 J4（VOUT）之間連接負(fù)載。

3.2 跳線和開(kāi)關(guān)

• JP1 ENABLE：用于啟用或禁用 EVM 上的轉(zhuǎn)換器。將短路棒置于 ENABLE 和 ON 之間可開(kāi)啟轉(zhuǎn)換器，置于 ENABLE 和 OFF 之間則禁用轉(zhuǎn)換器。
• JP2 MODE：用于啟用或禁用輕負(fù)載下的節(jié)能模式。將短路棒置于 MODE 和 PWM 之間可禁用節(jié)能模式，此時(shí)轉(zhuǎn)換器在整個(gè)負(fù)載電流范圍內(nèi)以強(qiáng)制 PWM 模式運(yùn)行；置于 MODE 和 PSM 之間可啟用節(jié)能模式，設(shè)備在輕負(fù)載條件下以節(jié)能模式運(yùn)行，具體信息可參考設(shè)備數(shù)據(jù)手冊(cè)。

四、測(cè)試配置

4.1 硬件設(shè)置

典型的硬件測(cè)試配置包括示波器、直流電源、負(fù)載等，通過(guò)合理連接各個(gè)部件來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

4.2 測(cè)試步驟

1. 靜電防護(hù)：由于 TPS6261x/2x/6xEVM - 419 上的許多組件易受靜電放電（ESD）損壞，因此在操作前應(yīng)在 ESD 工作站工作，確保手腕帶、腳帶或墊子接地，并穿戴靜電服和安全眼鏡。
2. 連接電源：在 TPS626xxEVM 的 J1 和 J2 之間連接直流電源，輸入電壓范圍為 2.3 V 至 5.5 V，同時(shí)將輸入電源線絞合并盡量縮短。
3. 連接測(cè)量設(shè)備：將直流電壓表或示波器連接到 EVM 的輸出感測(cè)連接。
4. 連接負(fù)載：在 TPS626xxEVM 的 J4 和 J6 之間連接負(fù)載。
5. 啟用轉(zhuǎn)換器：將 JP1 上的短路棒連接到 ENABLE 和 ON 之間以啟用轉(zhuǎn)換器。
6. 模式選擇：通過(guò) JP2 跳線可在輕負(fù)載節(jié)能模式和強(qiáng)制 PWM 模式之間切換。

五、測(cè)試數(shù)據(jù)

5.1 效率

通過(guò)圖 3 - 圖 8 展示了 TPS626xxEVM 的典型效率性能。不同型號(hào)在不同輸入電壓和輸出電壓條件下，效率隨負(fù)載電流的變化情況有所不同。實(shí)際性能數(shù)據(jù)可能受測(cè)量技術(shù)和環(huán)境變量影響，這些曲線僅供參考。

5.2 啟動(dòng)

圖 9 - 圖 11 展示了不同 TPS626xxEVM 板的典型啟動(dòng)性能。

5.3 輸出電壓紋波

• 節(jié)能模式：圖 12 展示了 TPS626xx 在節(jié)能模式下的典型輸出電壓紋波。
• PWM 模式：圖 13 展示了 TPS626xx 在 PWM 模式下的典型輸出電壓紋波。

六、裝配圖和布局

TPS6261x/2x/6xEVM - 419 采用兩層、1 - 盎司覆銅板設(shè)計(jì)，所有組件位于電路板頂部的有源區(qū)域。建議將 TPS626xx 反饋（FB）引腳直接連接到電感器，而非輸出電容器的 (Vout) 連接，這樣可提供更好的瞬態(tài)響應(yīng)性能。

七、物料清單

表 3 列出了 TPS626xxEVM 的物料清單，包括不同型號(hào)對(duì)應(yīng)的電容、電感、集成電路等元件的參數(shù)和型號(hào)。

八、標(biāo)記信息

表 4 提供了該 EVM 的標(biāo)記信息，不同的裝配編號(hào)對(duì)應(yīng)不同的 EVM 型號(hào)。

九、重要注意事項(xiàng)

• 使用目的：該評(píng)估板/套件僅用于工程開(kāi)發(fā)、演示或評(píng)估目的，并非適用于一般消費(fèi)者使用的成品。
• 電氣安全：必須在輸入電壓范圍 2.3 V 至 5.5 V 和輸出電壓范圍 1.2 V 至 1.8 V 內(nèi)操作，超出范圍可能導(dǎo)致意外操作或設(shè)備損壞。
• 溫度注意：正常操作期間，一些電路組件的外殼溫度可能高于 + 60°C，操作時(shí)需注意避免燙傷。
• 電磁兼容性：該評(píng)估板/套件未經(jīng)過(guò) FCC 規(guī)則第 15 部分的測(cè)試，在其他環(huán)境中操作可能會(huì)對(duì)無(wú)線電通信造成干擾，用戶需自行采取措施解決。

總之，TPS6261x/2x/6xEVM - 419 評(píng)估模塊為電子工程師提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估 TPS6261x/2x/6x 系列 DC - DC 轉(zhuǎn)換器的性能。通過(guò)深入了解其特點(diǎn)、性能和使用方法，工程師們可以更好地將這些高性能轉(zhuǎn)換器應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中。你在使用這類評(píng)估模塊時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。