深入了解 TPS84250EVM - 001 評估模塊
深入了解 TPS84250EVM - 001 評估模塊
在電子工程領(lǐng)域，一款優(yōu)秀的評估模塊能為工程師們提供便捷且高效的測試平臺，助力產(chǎn)品的研發(fā)與優(yōu)化。今天，我們就來詳細探討一下德州儀器（TI）的 TPS84250EVM - 001 評估模塊。
文件下載：TPS84250EVM-001.pdf
一、模塊概述
TPS84250EVM - 001 是一款專為評估集成電源解決方案（IPS）設(shè)備特性和性能而設(shè)計的評估模塊。它就像是一個功能強大的“試驗場”，能讓工程師們輕松地對相關(guān)設(shè)備進行測試和評估。
1. 基本參數(shù)
該模塊采用 TPS84250 設(shè)備，可在 7 - 50V 的輸入電源下穩(wěn)定工作。輸出電壓能通過簡單的配置跳線在五個常用值中進行選擇，同時，開關(guān)頻率也能通過跳線在四個值中設(shè)定。它的額定輸出電流可達 2.5A，并且在電路板上僅使用了少量的輸入和輸出電容。不過，電路板上也預(yù)留了額外輸入和輸出電容器的元件焊盤，方便工程師根據(jù)實際需求進行擴展。
2. 特色設(shè)計
模塊還提供了一個簡單的 5V 上拉電源，用于 PWRGD 引腳，該電源由輸入電壓供電。此外，它采用了推薦的印刷電路板（PCB）布局，這種布局能夠最大程度地提升熱性能，同時減少輸出紋波和噪聲。
二、使用入門
1. 電源連接
要開始使用 TPS84250EVM - 001，首先需要將主機電源連接到評估模塊的端子塊 TB1。這里的 Vin 和 GND 端子都有清晰的標(biāo)記，端子塊可以接受最大 16 AWG 的電線。為了進行全面的評估，主機電源必須能夠調(diào)節(jié)到最高 50V，并且能夠提供至少 3A 的電流。模塊的輸出則通過端子塊 TB2 提供，電子負載或電阻負載可以連接到該端子塊。
2. 測試點使用
在端子塊附近提供了輸入和輸出電壓測試點，這些測試點主要用于電壓監(jiān)測。工程師可以將電壓表連接到這些測試點，以測量輸入電壓（Vin）和輸出電壓（Vout）。但需要注意的是，這些測試點不能用作輸入電源或輸出負載的連接點，因為連接到測試點的 PCB 走線并非為承載高電流而設(shè)計。
3. 跳線設(shè)置
在施加電源之前，要確保 Fsw 選擇（J3）和 Vout 選擇（J4）跳線存在且位置正確，以實現(xiàn)預(yù)期的輸出電壓。具體的跳線設(shè)置可以參考表 1。并且，在更改跳線設(shè)置之前，一定要先移除電源，避免出現(xiàn)意外情況。
| Vout Select, J2 (V) | Fsw Select, J1 | Minimum V IN (V) |
|---|---|---|
| 2.5 | 400 kHz | 7 |
| 3.3 | 400 kHz | 7 |
| 5 | 500 kHz | 8 |
| 12 | 800 kHz | 15 |
| 15 | 1 MHz | 18 |
確認跳線設(shè)置后，將主機輸入電源設(shè)置為比所選輸出電壓至少高 3V 或 7V（取兩者中的較大值）。開啟主機電源后，確認是否獲得了所選的輸出電壓。
三、測試點說明
| 模塊上提供了多個測試點，這些測試點就像是工程師的“眼睛”，能幫助他們更全面地了解模塊的性能。以下是各測試點的詳細說明： | 測試點 | 說明 |
|---|---|---|
| VIN | 輸入電壓監(jiān)測點，可連接數(shù)字電壓表（DVM）來測量效率。 | |
| VOUT | 輸出電壓監(jiān)測點，連接 DVM 可測量效率、線路調(diào)節(jié)和負載調(diào)節(jié)。 | |
| TB3 VIN | 連接帶有短接地端的示波器探頭，可測量輸入紋波電壓。 | |
| TB4 VOUT | 連接帶有短接地端的示波器探頭，可測量輸出紋波電壓和瞬態(tài)響應(yīng)。 | |
| SS/TR | 監(jiān)測軟啟動電容上的電壓，也可作為跟蹤功能的輸入。 | |
| INH/UVLO | 接地該端子可禁止功率轉(zhuǎn)換。當(dāng)開路時，該引腳的電壓為欠壓鎖定（UVLO）電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)的電壓。 | |
| RT/CLK | 監(jiān)測設(shè)備的 RT 引腳（定時電阻）。向該引腳接地添加電阻可提高開關(guān)頻率，該引腳也可由 3.3V 邏輯電平時鐘信號驅(qū)動，以設(shè)置開關(guān)頻率，支持 400 kHz 至 1 MHz 的頻率范圍。 | |
| PWRGD | 監(jiān)測 Power Good 引腳。評估模塊上提供了一個弱上拉至 5.1V 的電源。當(dāng)輸出電壓在其標(biāo)稱值的 ±8% 范圍內(nèi)時，PWRGD 為高電平。 | |
| GND | 作為儀表或示波器探頭的接地點。 | |
| PH | 通過示波器監(jiān)測設(shè)備的相位引腳（開關(guān)節(jié)點）的測試點，可用于測量穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率。建議使用 x10 示波器探頭監(jiān)測該點，因為傳統(tǒng)電纜或 x1 探頭的雜散電容可能會影響設(shè)備的運行。 | |
| VS+ | 該信號監(jiān)測反饋環(huán)路監(jiān)測輸出電壓的點，可用于遠程感應(yīng)外部負載處的輸出電壓，也可作為頻率響應(yīng)環(huán)路分析儀的注入點，注入信號可施加在 SENSE + 和 VOUT 測試點之間。 |
四、操作注意事項
1. 欠壓鎖定（UVLO）
工廠庫存評估模塊的 UVLO 閾值約為 6.5V，具有 0.5V 的遲滯。輸入電壓必須高于 UVLO 閾值，功率轉(zhuǎn)換才會開始。UVLO 閾值由電阻 R10 和 R11 設(shè)置，具體設(shè)置信息可參考數(shù)據(jù)手冊。
2. 軟啟動
當(dāng)輸入電壓上升到 UVLO 閾值以上時，功率轉(zhuǎn)換開始，輸出電壓將在約 10ms 內(nèi)升至最終值。如果需要增加軟啟動間隔，可以在評估模塊底部的 C4 位置添加電容，不過工廠庫存評估模塊在該位置未安裝元件。
3. 負載特性
TPS84250 是一款非同步降壓穩(wěn)壓器，這意味著功率級只能提供電流，不能吸收電流。在輕負載情況下，PH 測試節(jié)點上觀察到的波形會出現(xiàn)明顯的振鈴，這是正?，F(xiàn)象。而在重負載情況下，PH 波形會變?yōu)榫匦?。在測量開關(guān)頻率時，建議施加 1A 或更大的負載，以確保獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。
4. 短路保護
需要注意的是，TPS84250 并非設(shè)計用于承受輸出端的持續(xù)短路。它可以承受短暫的短路（< 5 秒），但持續(xù)短路可能會對設(shè)備造成永久性損壞。
五、模塊材料清單
| 模塊的材料清單涵蓋了各種元件，包括電容器、電阻器、二極管、跳線等。這些元件的選擇和參數(shù)設(shè)置都是經(jīng)過精心設(shè)計的，以確保模塊的性能和穩(wěn)定性。具體的材料清單如下： | COUNT | REF DES | DESCRIPTION | PART NUMBER | MFR |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | C10 | Capacitor, aluminum, 35 V DC, ±20%, 100 μF, 6.3 mm x 11 mm | ESMG350ELL101MF11D | United ChemiCon | |
| 1 | C11 | Capacitor, ceramic, 100 V, 5%, NP0, 100 pF, 0603 | C1608C0G2A101F | TDK | |
| 3 | C1 - 3 | Capacitor, ceramic, 100 V, 5%, X7R, 2.2 μF, 1210 | C3225X7R2A225K | TDK | |
| 0 | C4 | Capacitor, ceramic, 100 V, 10%, X7R, 2200 pF, 0603 | STD | STD | |
| 1 | C5 | Capacitor, aluminum, 100 V, 20%, 22 μF, 0.200 inch Dia. | EKZE101ELL270MHB5D | United ChemiCon | |
| 4 | C6 - 9 | Capacitor, ceramic, 25 V, 10%, X7R, 22 μF, 1210 | GRM32ER71E226KE15L | MuRata | |
| 1 | D1 | Diode, Zener, 5.1 V, 500 mW, SOD - 123 | DDZ9689 - 7 | Diodes Inc | |
| 1 | J1 | Header, male 2x4 pin, 100 - mil spacing, 0.20 inch x 0.40 inch | PEC04DAAN | Sullins | |
| 1 | J2 | Header, male 2x5 pin, 100 - mil spacing, 0.100 inch x 5 inch x 2 inch | PEC05DAAN | Sullins | |
| 1 | R1 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 10 Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R10 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 174 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R11 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 40.2 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R12 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 49.9 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R13 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 24.9 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R2 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 36.5 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R3 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 88.7 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 2 | R4 R6 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 21.5 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R5 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 9.76 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R7 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 1.13 M, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R8 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 267 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 1 | R9 | Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 178 k Ω, 0603 | STD | STD | |
| 2 | TB1 - 2 | Terminal block, 2 pin, 15 A, 5.1 mm, 0.40 inch x 0.35 inch | ED120/2DS | OST | |
| 0 | TB3 - 4 | Header, male 2 pin, 100 - mil spacing, 0.100 inch x 2 inch | PEC02SAAN | Sullins | |
| 7 | TP1 - 2 TP7 - 8 TP10 - 11 TP13 | Test point, white, thru hole, 5012, 0.125 inch x 0.125 inch | 5012 | Keystone | |
| 6 | TP3 - 6 TP9 TP14 | Test point, black, thru hole, 5011, 0.125 inch x 0.125 inch | 5011 | Keystone | |
| 1 | U1 | 7 V to 50 V Input, 2.5 - A Non - synchronous Buck, QFN | TPS84250RKG | TI | |
| 1 | PCB | PCB, FR4, 0.062 inch, 1 oz copper all layers, 4.0 inch x 2.0 inch | PWR087 | TI | |
| 2 | Shunt (5) | Connector, jumper, shorting, gold flash, 2 (1 x 2) x 100 mil | SPC02SYAN | Sullins | |
| 4 | Standoff | Bumpon hemisphere 0.44 inch x 0.20 inch clear, 0.440 inch x 0.200 inch | SJ - 5303 | 3M | |
| 1 | -- | Label, 1.25 inch x 0.25 inch | THT - 13 - 457 - 10 | Brady |
六、法規(guī)合規(guī)信息
1. 美國法規(guī)
對于未獲得 FCC 批準(zhǔn)的評估模塊，該套件旨在讓產(chǎn)品開發(fā)人員評估與套件相關(guān)的電子元件、電路或軟件，以確定是否將其納入成品中，軟件開發(fā)者也可使用該套件為最終產(chǎn)品編寫軟件應(yīng)用程序。該套件不是成品，組裝后除非首先獲得所有必要的 FCC 設(shè)備授權(quán)，否則不得轉(zhuǎn)售或以其他方式銷售。
對于標(biāo)注為符合 FCC 第 15 部分的評估模塊，操作需滿足兩個條件：一是設(shè)備不得造成有害干擾；二是設(shè)備必須接受任何接收到的干擾，包括可能導(dǎo)致意外操作的干擾。未經(jīng)負責(zé)合規(guī)的一方明確批準(zhǔn)的更改或修改可能會使用戶操作設(shè)備的權(quán)限無效。
2. 加拿大法規(guī)
對于獲得加拿大工業(yè)部 RSS - 210 合格證書的評估模塊，包括無線電發(fā)射器的設(shè)備需遵守相關(guān)規(guī)定，操作需滿足兩個條件：一是設(shè)備不得造成干擾；二是設(shè)備必須接受任何干擾，包括可能導(dǎo)致設(shè)備意外操作的干擾。對于包括可拆卸天線的設(shè)備，必須使用經(jīng)加拿大工業(yè)部批準(zhǔn)的天線類型和最大（或更?。┰鲆娴奶炀€，以減少對其他用戶的潛在無線電干擾。
3. 日本法規(guī)
在日本使用未獲得日本無線電法技術(shù)法規(guī)認證的評估模塊時，用戶必須遵守以下規(guī)定之一：在屏蔽室或其他符合特定規(guī)定的測試設(shè)施中使用；獲得實驗電臺許可證后使用；獲得技術(shù)法規(guī)合規(guī)認證后使用。并且，在轉(zhuǎn)讓評估模塊時，必須向受讓方提供相同的通知，否則可能會受到日本無線電法的處罰。
七、總結(jié)
TPS84250EVM - 001 評估模塊為工程師們提供了一個全面且便捷的平臺，用于評估集成電源解決方案設(shè)備的性能。通過合理使用該模塊的各項功能和測試點，工程師們可以更深入地了解設(shè)備的特性，為產(chǎn)品的設(shè)計和優(yōu)化提供有力支持。但在使用過程中，一定要嚴格遵守相關(guān)的操作注意事項和法規(guī)要求，確保測試過程的安全和準(zhǔn)確。大家在使用這個模塊的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。
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