TPS8269xEVM-207評(píng)估模塊：助力電池供電應(yīng)用的高效解決方案

在電池供電的便攜式應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)高效、緊湊的電源解決方案的需求日益增長(zhǎng)。德州儀器（Texas Instruments）的TPS8269xEVM-207評(píng)估模塊（EVM）為評(píng)估TPS8269xSIP高頻、同步、降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器的性能提供了一個(gè)理想的平臺(tái)。本文將深入介紹該評(píng)估模塊的特點(diǎn)、應(yīng)用、測(cè)試配置以及相關(guān)數(shù)據(jù)，幫助電子工程師更好地了解和使用這一產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

TPS8269xSIP器件系列是專(zhuān)為電池供電的便攜式應(yīng)用優(yōu)化的高頻、同步、降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器。它適用于低功率應(yīng)用，支持高達(dá)500mA或800mA的輸出電流，并且允許使用低成本的片式電感器和電容器。其輸入電壓范圍為2.3V至4.8V，能夠支持由鋰離子（Li - Ion）電池供電的應(yīng)用，且具有不同的固定電壓輸出版本。該轉(zhuǎn)換器以3MHz的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率運(yùn)行，并在輕載電流下進(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。脈沖頻率調(diào)制（PFM）模式可將輕載運(yùn)行期間的靜態(tài)電流降低至23μA（典型值），從而延長(zhǎng)電池壽命。

1.1 產(chǎn)品特性

• 寬輸入電壓范圍：2.3V至4.8V，適應(yīng)多種電池供電場(chǎng)景。
• 固定輸出電壓：提供不同的固定電壓輸出版本，滿(mǎn)足多樣化的應(yīng)用需求。
• 高輸出電流：最高可達(dá)800mA，能夠?yàn)樨?fù)載提供充足的電力。
• 超薄外形：亞1mm的外形解決方案，適合對(duì)空間要求苛刻的應(yīng)用。
• 3MHz調(diào)節(jié)頻率運(yùn)行：高頻運(yùn)行有助于減小外部元件的尺寸。
• 保護(hù)功能：具有電流過(guò)載和熱關(guān)斷（可選）功能，提高系統(tǒng)的可靠性。
• 低紋波輕載PFM模式：在輕載時(shí)降低靜態(tài)電流，延長(zhǎng)電池壽命。
• 小尺寸解決方案：總解決方案尺寸小于6.7 (mm^{2}) ，節(jié)省電路板空間。

1.2 應(yīng)用場(chǎng)景

• LDO替代：可替代傳統(tǒng)的低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器（LDO），提高電源效率。
• 手機(jī)、智能手機(jī)：為手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的各種組件提供穩(wěn)定的電源。
• 負(fù)載點(diǎn)（PoL）應(yīng)用：適用于需要在特定負(fù)載點(diǎn)提供電源的應(yīng)用場(chǎng)景。

1.3 EVM訂購(gòu)選項(xiàng)

二、評(píng)估模塊原理圖

TPS8269xEVM - 207的原理圖展示了其電路結(jié)構(gòu)，包括輸入電源、轉(zhuǎn)換器芯片、輸出負(fù)載等部分。原理圖中的各個(gè)元件相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了電源的轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)。通過(guò)查看原理圖，工程師可以深入了解該評(píng)估模塊的工作原理，為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。

三、連接器和測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明

3.1 輸入/輸出連接器

• J1 (V_{IN})：輸入電源的正連接端，電源應(yīng)連接在J1和J3（GND）之間，輸入電壓范圍為2.3V至4.8V，且連接導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量短并絞合。
• J2 S+ / S–：轉(zhuǎn)換器輸入的感測(cè)連接端，可連接電壓表、電源的感測(cè)端或示波器。
• J3 GND：輸入電源的返回連接端，與J1配合使用，同時(shí)電容C1用于補(bǔ)償直流電源到EVM的導(dǎo)線(xiàn)寄生電感，實(shí)際應(yīng)用電路中可能不需要。
• J4 VOUT：降壓轉(zhuǎn)換器的正輸出端，具體輸出電壓可參考器件數(shù)據(jù)手冊(cè)。
• J5 S+ / S–：轉(zhuǎn)換器輸出的感測(cè)連接端，可連接電壓表、電子負(fù)載的感測(cè)端或示波器。
• J6 GND：轉(zhuǎn)換器的返回連接端，負(fù)載可連接在J6和J4（VOUT）之間。

3.2 跳線(xiàn)和開(kāi)關(guān)

• JP1 ENABLE：用于啟用或禁用EVM上的轉(zhuǎn)換器。將短路棒放在ENABLE和ON之間可開(kāi)啟轉(zhuǎn)換器，放在ENABLE和OFF之間則禁用轉(zhuǎn)換器。
• JP2 MODE：可啟用或禁用輕載下的節(jié)能模式（PSM）。將短路棒放在MODE和脈沖寬度調(diào)制（PWM）之間可禁用PSM，使轉(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；放在MODE和PSM之間則啟用節(jié)能模式，器件在輕載條件下以節(jié)能模式運(yùn)行。

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)載等設(shè)備。將直流電源連接在TPS8269xEVM的J1和J3之間，輸入電壓范圍為2.3V至4.8V，連接導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量短并絞合。同時(shí)，將直流電壓表或示波器連接到EVM的輸出感測(cè)連接端，負(fù)載可連接在J4和J6之間。

4.2 測(cè)試步驟

在測(cè)試EVM時(shí)，需要注意靜電放電（ESD）防護(hù)。應(yīng)在ESD工作站工作，確保手腕帶、接地帶或墊子連接到大地，并佩戴靜電防護(hù)服和安全眼鏡。具體步驟如下：

1. 連接直流電源到EVM的J1和J3，確保輸入電壓在2.3V至4.8V之間。
2. 連接直流電壓表或示波器到EVM的輸出感測(cè)連接端。
3. 將負(fù)載連接到EVM的J4和J6之間。
4. 通過(guò)在JP1上連接短路棒來(lái)啟用轉(zhuǎn)換器。
5. 使用跳線(xiàn)JP2可以在輕載下的PSM和強(qiáng)制PWM模式之間切換。

五、測(cè)試數(shù)據(jù)

5.1 熱性能

給出了TPS82693在兩種負(fù)載場(chǎng)景下的典型熱性能數(shù)據(jù)：

• (I_{OUT } = 400 mA)：在室溫下，當(dāng)(V{IN } = 3.6 V)，(V{OUT } = 2.85 V)時(shí)，功率損耗為80mW，此時(shí)PWB溫度為27°C，電感器溫度為33°C，電容器溫度為30°C。
• (I_{OUT } = 800 mA)：在室溫下，當(dāng)(V{IN } = 3.6 V)，(V{OUT } = 2.85 V)時(shí)，功率損耗為330mW，此時(shí)PWB溫度為38°C，電感器溫度為53°C，電容器溫度為41°C和39°C。

六、組裝圖紙和布局

TPS8269xEVM - 207的印刷電路板采用四層1盎司覆銅板設(shè)計(jì)，所有組件都位于電路板的頂層有源區(qū)域。將組件移到電路板的兩側(cè)或使用額外的內(nèi)層可以為空間受限的系統(tǒng)進(jìn)一步減小尺寸。需要注意的是，提供的電路板布局圖并非按比例繪制，主要用于展示電路板的布局方式，不能用于制造TPS8269xEVM - 207的PCB。

七、附錄

7.1 物料清單

詳細(xì)列出了TPS8269xEVM的物料清單，包括電容、連接器、芯片等元件的型號(hào)、規(guī)格和制造商。

7.2 標(biāo)記信息

提供了該EVM的標(biāo)記信息，如組裝編號(hào)和標(biāo)記文本。

通過(guò)對(duì)TPS8269xEVM - 207評(píng)估模塊的全面介紹，電子工程師可以更好地了解其特點(diǎn)、應(yīng)用和測(cè)試方法，為設(shè)計(jì)高效的電池供電系統(tǒng)提供參考。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體需求進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和調(diào)整，以充分發(fā)揮該評(píng)估模塊的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用類(lèi)似評(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)和見(jiàn)解。