德州儀器 TPS6112x 評估模塊：高效升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與評估

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高效升壓轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用極為廣泛。德州儀器（TI）推出的 TPS61120 至 TPS61122 評估模塊（EVM）為工程師們提供了一個(gè)便捷的平臺，用于評估不同工作模式和設(shè)備性能。下面將詳細(xì)介紹這些評估模塊的相關(guān)內(nèi)容。

文件下載：TPS61120EVM-205.pdf

一、評估模塊概述

如果需要評估其他輸出電壓配置，可以使用 TPS61120 的可調(diào)輸出電壓版本，通過調(diào)整適當(dāng)?shù)姆答?a target="_blank">電阻分壓器，可在升壓轉(zhuǎn)換器輸出端提供 2.5 V 至 5.5 V 的輸出電壓，在 LDO 端提供 0.9 V 至 5.5 V 的輸出電壓。同時(shí)，也可以使用 EVM 輕松評估該系列設(shè)備的其他固定輸出電壓版本。TPS6112x 的輸入電壓范圍為 1.8 V 至 5.5 V，為保證正常運(yùn)行，最大輸入電壓不應(yīng)超過輸出電壓，最大輸出電流至少為 100 mA（取決于輸入電壓）。

二、評估模塊的設(shè)置

在開啟 EVM 的電源之前，需要完成所有連接：

1. 電源連接：將電源（1.8 V 至 VOUT，具體取決于 EVM 的輸出電壓）連接到 INPUT 接頭。
2. 電壓測量：將電壓表連接到 OUTPUT 接頭。
3. 跳線設(shè)置：確保所有跳線（EN、SKIPEN、LDOEN）設(shè)置為所需值，默認(rèn)設(shè)置是將 EN、SKIPEN 和 LDOEN 連接到 VBAT。
4. 開啟電源：開啟電源并驗(yàn)證輸出電壓。

三、評估過程與功能

3.1 使能（EN）跳線

該跳線用于使能設(shè)備。將使能引腳（EN）連接到 VBAT 可使設(shè)備啟用；當(dāng) EN 設(shè)置為 GND 時(shí)，設(shè)備禁用。更多詳細(xì)信息可參考數(shù)據(jù)手冊。

3.2 LDO 使能（LDOEN）跳線

此跳線用于使能設(shè)備的集成 LDO。將 LDO 使能引腳（LDOEN）連接到 (V_{LDOIN }) 可啟用該部分；將跳線設(shè)置為 GND 可禁用集成 LDO。

3.3 省電模式使能（SKIPEN）跳線

當(dāng)該跳線設(shè)置為 (V_{BAT}) 時(shí)，設(shè)備在輕負(fù)載時(shí)可進(jìn)入省電模式。當(dāng)輸出電壓達(dá)到上限閾值時(shí)，設(shè)備自動停止開關(guān)；當(dāng)輸出電壓達(dá)到下限閾值時(shí)，再次開始開關(guān)。將跳線設(shè)置為 GND 可禁用省電功能，此時(shí)設(shè)備無論負(fù)載電流值如何，都將保持固定頻率模式運(yùn)行。但在輕負(fù)載運(yùn)行時(shí)，會有反向電流流回輸入，增加功率損耗，不過輸出電壓紋波較低。

3.4 LBI/LBO 比較器

LBO 端子是一個(gè)開漏輸出，有一個(gè)上拉電阻 R7 連接到輸出。當(dāng) LBI 處的輸入電壓低于 500 mV 閾值時(shí)，該引腳信號會變低；當(dāng) LBI 處的輸入電壓高于適當(dāng)閾值時(shí)，LBO 輸出保持高阻抗。EVM 上使用電阻分壓器（R1、R2）來監(jiān)測電源電壓。關(guān)于設(shè)置低電池閾值電壓的更多詳細(xì)信息可在數(shù)據(jù)手冊（文獻(xiàn)編號 SLVS427）中找到。

3.5 電源良好輸出

PG 引腳是一個(gè)開漏輸出，有一個(gè)上拉電阻 R9 連接到輸出。當(dāng)輸出電壓大于標(biāo)稱電壓的約 92% 時(shí)，該引腳信號變高；當(dāng)輸出電壓低于該典型閾值時(shí)，信號變低。為防止電源良好輸出出現(xiàn)振鈴，實(shí)現(xiàn)了 30 μs 的延遲時(shí)間。

四、物料清單、PCB 布局和原理圖

4.1 物料清單

TPS6112x EVM 的物料清單包含多種元件，如電容、電阻、電感、接頭等，詳細(xì)信息可參考相關(guān)表格。關(guān)于直流 - 直流轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和元件選擇的更多細(xì)節(jié)可在數(shù)據(jù)手冊中找到。

4.2 PCB 布局

對于所有開關(guān)模式電源，PCB 布局是電源設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵步驟?？烧{(diào)輸出電壓和固定輸出電壓 EVM 的布局圖展示了相關(guān)設(shè)計(jì)。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 (320 ~mm^{2})（16 mm × 20 mm）。更多布局指南可參考數(shù)據(jù)手冊。

4.3 原理圖

原理圖展示了 TPS6112x EVM 的電路結(jié)構(gòu)，為工程師深入了解其工作原理提供了重要依據(jù)。

五、重要注意事項(xiàng)

5.1 輸入輸出電壓范圍

EVM 應(yīng)在輸入電壓范圍 0 V 至 5.5 V、直流 - 直流輸出電壓范圍 2.5 V 至 5.5 V 以及 LDO 輸出電壓范圍 0.9 V 至 5.5 V 內(nèi)運(yùn)行。超出指定輸入范圍可能導(dǎo)致意外操作和/或?qū)?EVM 造成不可逆損壞；連接超出指定輸出范圍的負(fù)載可能導(dǎo)致意外操作和/或?qū)?EVM 造成永久性損壞。

5.2 溫度問題

在正常運(yùn)行期間，一些電路元件的外殼溫度可能會超過 100°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 100°C 的情況下仍能正常運(yùn)行。這些元件包括但不限于線性穩(wěn)壓器、開關(guān)晶體管、傳輸晶體管和電流感測電阻。在操作過程中，將測量探頭靠近這些設(shè)備時(shí)，要注意它們可能會很燙。

5.3 安全與責(zé)任

該評估套件僅用于工程開發(fā)或評估目的，不適合商業(yè)用途。用戶需對貨物的正確和安全處理承擔(dān)全部責(zé)任，并對 TI 因貨物處理或使用而產(chǎn)生的所有索賠進(jìn)行賠償。產(chǎn)品可能不符合法規(guī)要求或未獲得相關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)證（如 FCC、UL、CE 等），由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)開放，用戶有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)撵o電放電預(yù)防措施。

TI 保留對其產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行更改的權(quán)利，用戶在下單前應(yīng)獲取最新相關(guān)信息。在使用這些評估模塊時(shí)，你是否遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。