探索 TPS6120xEVM - 179 評估模塊：從設計到應用

在電子工程領域，電源管理模塊的性能直接影響著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天，我們來深入了解德州儀器（Texas Instruments）的 TPS6120xEVM - 179 評估模塊，看看它在電源轉換方面有哪些獨特之處。

文件下載：TPS61200EVM-179.pdf

一、產(chǎn)品概述

TPS6120xEVM - 179 專為單節(jié)、雙節(jié)或三節(jié)堿性、鎳鎘（NiCd）、鎳氫（NiMH）電池，以及單節(jié)鋰離子（Li - Ion）或鋰聚合物（Li - polymer）電池供電而設計和優(yōu)化。它也適用于輸入電壓低至 0.3V 的單節(jié)燃料電池或太陽能電池應用。該模塊的輸入電壓范圍為 0.3V 至 5.5V（啟動電壓 ≥ 0.5V），可提供高達 5.5V 的單輸出電壓。

二、規(guī)格參數(shù)

2.1 性能規(guī)格

2.2 模塊修改

該 EVM 便于用戶對 TPS61200/01/02 進行評估。為方便用戶定制，電路板上的器件采用 603 或更大的封裝尺寸，正常應用可能占用更少的電路板空間。其中，TPS61200 提供可調(diào)輸出功能，用戶可通過反饋電阻（R4 和 R5）調(diào)節(jié)輸出電壓，電阻值的選擇方法可參考數(shù)據(jù)手冊（SLVS577）中的“編程輸出電壓”部分。而 TPS61201 和 TPS61202 的輸出電壓是工廠預設的，無法更改。

三、設置與操作

3.1 連接與跳線

各接口的功能如下：

• J1 - VBAT：輸入電源的正連接。
• J2 - GND：輸入電源的接地連接。
• J3 – VOUT：輸出電壓的正連接，TPS61200 和 TPS61201 EVM 的 VOUT 調(diào)節(jié)為 3.3V，TPS61202 EVM 的 VOUT 調(diào)節(jié)為 5V。
• J4 – GND：輸出電壓的接地連接。

JP1 - EN 是器件的使能輸入，在 JP1 的 VBAT 和 EN 引腳之間跨接分流器可啟用 IC，在 GND 和 EN 引腳之間跨接分流器可禁用 IC，JP1 必須在 VBAT 或 GND 位置安裝分流器，且 EN 不能懸空。

JP2 - PS 用于在輕載時啟用或禁用省電模式，在 JP2 的 VBAT 和 PS 引腳之間跨接分流器可禁用省電模式，在 GND 和 PS 引腳之間跨接分流器可啟用省電模式。需要注意的是，在降壓轉換模式（VBAT > Vout）下，省電模式始終啟用，且無法強制器件進入固定頻率操作。JP2 必須在 VBAT 或 GND 位置安裝分流器，且 PS 不能懸空。

3.2 設備設置

電源應至少具備 2A 的供電能力。在 J1 和 J2 之間連接輸入電源，由于最小啟動電壓要求，啟動轉換器時該電源的電壓范圍應在 0.5V 至 5.5V 之間，啟動后輸入電壓可低至 0.3V。在 J3 和 J4 之間連接負載。

在通過將 JP1 處的 EN 引腳連接到 VBAT 啟用設備之前，要確保 J1 和 J2 之間測量的輸入電壓不超過 5.5V，并且 JP2（PS 引腳）連接到所需的設置。為避免輸入電源線的電壓降，應使用至少 20 號規(guī)格的電線。輸出電壓可以通過電壓表和/或帶有標準高阻抗電壓探頭的示波器進行監(jiān)測。

3.3 設備操作

輸入電壓連接并驗證后，將 JP1 處的 EN 引腳連接到 VBAT，轉換器啟動并調(diào)節(jié)到設定的輸出電壓，輸出調(diào)節(jié)范圍如表 2 所示。轉換器啟動后，輸入電壓可降至 0.3V。圖 1 和圖 2 展示了 EVM 在各種輸入/輸出電壓組合下的最大輸出電流和效率的測量數(shù)據(jù)。

四、電路板布局

4.1 布局建議

對于所有開關電源來說，布局是設計中的重要環(huán)節(jié)，特別是在高峰值電流和高開關頻率的情況下。如果布局不當，穩(wěn)壓器可能會出現(xiàn)穩(wěn)定性問題以及電磁干擾（EMI）問題。因此，主電流路徑和電源接地軌道應使用寬而短的走線。輸入和輸出電容以及電感應盡可能靠近 IC 放置。使用一個公共接地節(jié)點作為電源接地，另一個不同的接地節(jié)點作為控制接地，以最小化接地噪聲的影響，并在靠近 IC 的接地引腳處連接這些接地節(jié)點。

反饋分壓器應盡可能靠近 IC 的控制接地引腳放置。在布局控制接地時，建議也使用短走線，并與電源接地走線分開，以避免由于電源接地電流和控制接地電流疊加而導致的接地偏移問題。

4.2 電路板層

文檔中提供了 EVM 電路板的頂層組裝層、頂層和底層的示意圖，這有助于工程師更好地理解電路板的結構和布局。

五、原理圖與物料清單

5.1 原理圖

TPS6120xEVM - 179 的原理圖展示了電路的連接方式和各個元件的位置，為工程師進行電路分析和故障排查提供了重要依據(jù)。

5.2 物料清單

物料清單詳細列出了三種 EVM 所需的元件信息，包括元件的數(shù)量、參考編號、值、描述、尺寸、零件編號和制造商等。這有助于工程師進行元件采購和電路板組裝。

六、重要注意事項

6.1 評估板使用限制

該評估板僅用于工程開發(fā)、演示或評估目的，不被視為適合一般消費者使用的成品。使用該產(chǎn)品的人員必須具備電子技術培訓，并遵守良好的工程實踐標準。評估板不滿足歐盟關于電磁兼容性、有害物質(zhì)限制（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE 或 UL 的指令要求，因此可能不符合這些指令或其他相關指令的技術要求。

6.2 操作范圍限制

務必在 0.3V 至 5.5V 的輸入電壓范圍和 1.8V 至 5.5V 的輸出電壓范圍內(nèi)操作 EVM。超出指定的輸入范圍可能導致意外操作和/或對 EVM 造成不可逆損壞。如果對輸入范圍有疑問，請在連接輸入電源之前聯(lián)系德州儀器的現(xiàn)場代表。

6.3 溫度注意事項

在正常操作期間，一些電路元件的外殼溫度可能會超過 85°C。只要保持輸入和輸出范圍，EVM 設計為在某些元件高于 85°C 的情況下仍能正常工作。這些元件包括但不限于線性穩(wěn)壓器、開關晶體管、功率晶體管和電流感測電阻器。在操作過程中，將測量探頭靠近這些設備時，要注意這些設備可能會很燙。

總之，TPS6120xEVM - 179 評估模塊為工程師提供了一個方便的平臺來評估和開發(fā)低輸入電壓的升壓電源解決方案。在使用過程中，工程師需要嚴格遵守操作規(guī)范和注意事項，以確保模塊的正常運行和使用壽命。大家在實際應用中是否遇到過類似電源模塊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。