德州儀器TPS6103x EVM-208高效輸出電流升壓轉(zhuǎn)換器評(píng)測(cè)

一、引言

德州儀器（Texas Instruments）推出的TPS61030、TPS61031和TPS61032評(píng)估模塊（EVM），為設(shè)計(jì)人員評(píng)估高效升壓轉(zhuǎn)換器的不同工作模式和性能提供了便利。這些EVM有不同的輸出電壓配置，如TPS61030EVM - 208可調(diào)節(jié)升壓輸出電壓（設(shè)置為5V），TPS61031EVM - 208升壓輸出電壓固定為3.3V，TPS61032EVM - 208升壓輸出電壓固定為5V。若要評(píng)估其他輸出電壓配置，可使用TPS61030的可調(diào)節(jié)輸出電壓版本，通過(guò)調(diào)整適當(dāng)?shù)姆答?a target="_blank">電阻分壓器，能使升壓轉(zhuǎn)換器輸出2.5V至5.5V的電壓。該系列輸入電壓范圍為1.8V至5.5V，且為保證正常運(yùn)行，最大輸入電壓不應(yīng)超過(guò)輸出電壓。

文件下載：TPS61030EVM-208.pdf

二、EVM設(shè)置

連接準(zhǔn)備

在給EVM通電之前，需完成所有連接：

1. 將電源（1.8V至VOUT，具體取決于EVM的輸出電壓）連接到INPUT接頭。
2. 將電壓表連接到OUTPUT接頭。
3. 確保所有跳線設(shè)置正確（EN、SYNC），EN默認(rèn)連接到(V_{BAT})，SYNC默認(rèn)連接到GND。
4. 打開(kāi)電源，驗(yàn)證輸出電壓是否在EVM警告和限制部分所述的范圍內(nèi)。需注意，該EVM應(yīng)在1.8V至5.0V的輸入電壓范圍和2.5V至5.5V的直流 - 直流輸出電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。

評(píng)估過(guò)程

要進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估，需在輸出端子連接負(fù)載，以便將負(fù)載電流調(diào)整在0mA至1600mA之間。同時(shí)，為確保準(zhǔn)確測(cè)量輸出電壓和輸入電壓，建議使用開(kāi)爾文觸點(diǎn)或直接將電壓表連接到輸入電壓或輸出電壓端子進(jìn)行測(cè)量，這樣可消除因連接電源或負(fù)載的輸入和輸出端子線的電壓降導(dǎo)致的測(cè)量誤差。

跳線功能

1. Enable (EN) 跳線：用于啟用設(shè)備。將使能引腳（EN）連接到(V_{BAT})可啟用該部件，將EN設(shè)置為GND則禁用設(shè)備。更多詳細(xì)信息可參考SLUS534數(shù)據(jù)手冊(cè)。
2. Power Save Mode Enable and Synchronization (SYNC) 跳線：當(dāng)該跳線設(shè)置為GND時(shí)，設(shè)備在輕負(fù)載時(shí)可進(jìn)入節(jié)能模式。當(dāng)輸出電壓達(dá)到上限閾值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停止開(kāi)關(guān)操作；當(dāng)輸出電壓達(dá)到下限閾值時(shí)，再次開(kāi)始開(kāi)關(guān)操作。若將跳線設(shè)置為(V_{BAT})以禁用節(jié)能功能，設(shè)備將保持在固定頻率模式下運(yùn)行，無(wú)論負(fù)載電流值如何。但在輕負(fù)載運(yùn)行期間，會(huì)有反向電流流回輸入，增加功率損耗。不過(guò)，這種模式下工作頻率保持恒定，輸出電壓紋波較低。若要將工作頻率同步到外部頻率，可將時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)用于SYNC引腳，此時(shí)設(shè)備將以應(yīng)用的工作頻率運(yùn)行，且無(wú)節(jié)能模式。更多關(guān)于應(yīng)用頻率和同步頻率范圍的詳細(xì)信息，可參考SLUS534數(shù)據(jù)手冊(cè)。
3. LBI/LBO比較器：LBO端子是一個(gè)開(kāi)漏輸出，有一個(gè)上拉電阻R6連接到輸出。當(dāng)LBI的輸入電壓降至500mV閾值以下時(shí)，該引腳上的信號(hào)變?yōu)榈碗娖健．?dāng)LBI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(lái)監(jiān)控電源電壓，更多關(guān)于設(shè)置低電池閾值電壓的詳細(xì)信息可在SLUS534數(shù)據(jù)手冊(cè)中找到。

三、物料清單、PCB布局和原理圖

物料清單

TPS6103x EVM的物料清單涵蓋了多種元件，包括電容、電感、電阻、接頭和芯片等。例如，電容C3、C4為100μF 10V的低ESR鉭電容；電感L1為6.8μH的CDRH124 - 6R8；芯片U1根據(jù)不同的EVM版本有TPS61030PW、TPS61031PW、TPS61032PW等。更多關(guān)于直流 - 直流轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和元件選擇的詳細(xì)信息可在SLUS534數(shù)據(jù)手冊(cè)中找到。

PCB布局

對(duì)于所有開(kāi)關(guān)模式電源，PCB布局是電源設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。可調(diào)輸出電壓和固定輸出電壓的EVM布局如圖1、圖2、圖3和圖4所示。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494 (mm^{2})（19mm × 26mm）。進(jìn)一步的布局指南可參考SLUS534數(shù)據(jù)手冊(cè)。

原理圖

TPS6103x EVM的電路原理圖展示了其內(nèi)部的電路連接和工作原理，對(duì)于深入理解該EVM的工作機(jī)制非常有幫助。

四、修訂歷史

從A版本（2007年10月）到B版本有一些變化，例如在引言中刪除了最大輸出電流為1000mA的聲明。

五、使用限制和警告

適用范圍

EVM僅適用于產(chǎn)品或軟件開(kāi)發(fā)人員在研發(fā)環(huán)境中對(duì)德州儀器半導(dǎo)體產(chǎn)品進(jìn)行可行性評(píng)估、實(shí)驗(yàn)或科學(xué)分析，不能直接或間接組裝到任何成品中，也不適用于消費(fèi)或家庭用途。

有限保修和相關(guān)補(bǔ)救措施/免責(zé)聲明

1. 這些條款和條件不適用于軟件，軟件的保修（如果有）在適用的軟件許可協(xié)議中涵蓋。
2. 德州儀器保證TI EVM在交付給用戶(hù)后的90天內(nèi)符合其公布的規(guī)格。但對(duì)于因非德州儀器原因（如疏忽、濫用、不當(dāng)安裝或測(cè)試等）導(dǎo)致的缺陷，或被非德州儀器實(shí)體以任何方式更改或修改的EVM，德州儀器不承擔(dān)責(zé)任。此外，對(duì)于因用戶(hù)的設(shè)計(jì)、規(guī)格或指令導(dǎo)致的缺陷，德州儀器也不承擔(dān)責(zé)任。
3. 如果任何EVM不符合上述保修規(guī)定，德州儀器的唯一責(zé)任是選擇修復(fù)或更換該EVM，或?yàn)橛脩?hù)的賬戶(hù)貸記該EVM的費(fèi)用。保修責(zé)任僅限于在保修期內(nèi)返回至德州儀器指定地址且被德州儀器確定不符合保修規(guī)定的EVM。

監(jiān)管通知

不同地區(qū)對(duì)EVM有不同的監(jiān)管要求，例如在美國(guó)，未獲得FCC批準(zhǔn)的EVM不能直接轉(zhuǎn)售或銷(xiāo)售，需先獲得所有必要的FCC設(shè)備授權(quán)；標(biāo)注為符合FCC規(guī)則第15部分的EVM，其操作需滿(mǎn)足一定條件，否則可能會(huì)干擾無(wú)線電通信。在加拿大、日本等地區(qū)也有各自的規(guī)定，用戶(hù)需遵守相關(guān)法規(guī)。

使用限制和安全警告

1. EVM不得用于功能安全和/或安全關(guān)鍵評(píng)估，包括但不限于生命支持應(yīng)用的評(píng)估。
2. 用戶(hù)在處理或使用EVM之前，必須閱讀并遵循德州儀器提供的用戶(hù)指南和其他可用文檔，包括任何警告或限制通知。
3. 用戶(hù)應(yīng)在德州儀器推薦的規(guī)格和環(huán)境條件下操作EVM，超出指定的性能評(píng)級(jí)和規(guī)格可能會(huì)導(dǎo)致人身傷害、死亡或財(cái)產(chǎn)損失。如果對(duì)性能評(píng)級(jí)和規(guī)格有疑問(wèn)，應(yīng)在連接接口電子設(shè)備（包括輸入電源和預(yù)期負(fù)載）之前聯(lián)系德州儀器的現(xiàn)場(chǎng)代表。
4. EVM僅適用于技術(shù)合格的專(zhuān)業(yè)電子專(zhuān)家，用戶(hù)需承擔(dān)正確和安全處理及使用EVM的所有責(zé)任和義務(wù)。

六、總結(jié)

德州儀器的TPS6103x EVM - 208為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)評(píng)估高效升壓轉(zhuǎn)換器的有效工具。通過(guò)正確設(shè)置和使用EVM，結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊(cè)和指南，設(shè)計(jì)人員可以更好地了解該系列升壓轉(zhuǎn)換器的性能和特點(diǎn)，從而應(yīng)用于合適的項(xiàng)目中。但在使用過(guò)程中，務(wù)必嚴(yán)格遵守相關(guān)的使用限制和警告，確保安全和合規(guī)。你在使用這類(lèi)EVM時(shí)是否也遇到過(guò)一些有趣的問(wèn)題呢？不妨在評(píng)論區(qū)分享一下。