TPS62113EVM - 465評估模塊：設計、測試與應用解析

在電子設計領域，電源管理和LED驅動是常見且關鍵的應用場景。德州儀器（Texas Instruments）的TPS62113EVM - 465評估模塊為我們提供了一個很好的研究和實踐平臺。下面將詳細介紹該評估模塊的相關內容。

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一、模塊概述

TPS62113是一款同步降壓轉換器，具有1MHz的高開關工作頻率，這使得外部組件尺寸較小，典型電感大小為6.8μH，整體解決方案面積僅為20mm × 15mm。其功率開關電流限制為2.4A，能在5V至17V的寬輸入電壓范圍內提供典型1.5A的輸出電流。

TPS62113EVM - 465評估模塊采用了兩個獨立電路。U1電路配置為電流調節(jié)器，以500mA的電流驅動白光LED（WLED）；U2電路則是傳統(tǒng)的電壓調節(jié)器電路，輸出設置為3.3V。為展示TPS62113的增強型LBI（低電池輸入）功能，WLED（U1）的關機點設置為6V，3.3V（U2）的關機點設置為10.5V。不過，在正確配置LBI以適應較低輸入電壓的情況下，轉換器可以在低至5V的輸入電壓下工作。

二、性能規(guī)格

從這些規(guī)格中，我們可以清晰地了解到該評估模塊在不同電路部分的性能表現(xiàn)，為實際應用提供了重要參考。那么，在實際設計中，我們如何根據(jù)這些規(guī)格來選擇合適的參數(shù)呢？

三、電路設計與配置

1. WLED U1部分

U1部分作為WLED驅動器，TPS62113在5V至17V的輸入電壓范圍內將通過OSRAM Golden DRAGON WLED的電流調節(jié)為500mA。為減少電流檢測電阻上的功耗，使用外部電壓參考將較高電壓求和到FB節(jié)點，從而將檢測電壓(V_{sense})從1.153mV降低到255mV。

LBI電路配置為在輸入電壓為6V時關閉WLED部分，可通過電阻R5和R6進行調節(jié)。不過，這種求和網(wǎng)絡與控制拓撲的結合會降低電流調節(jié)器的精度，負載瞬變時電流調節(jié)點會發(fā)生變化。當(V{sense})電壓為255mV時，EVM的變化約為10%；隨著(V{sense})電壓增加，精度提高，500mV時約為5%，1V時約為2%。此外，通過調整檢測電阻R10或參考電壓網(wǎng)絡R1和R2，TPS62113可以提供100mA至1500mA的寬電流范圍。

2. 3.3 - V調節(jié)器U2部分

U2部分配置為評估可調輸出版本，通過R17和R4將輸出設置為3.3V?？梢酝ㄟ^更改R17和R4將輸出電壓重置在1.2V至16V之間，但需要確保輸出電容C7和C6的額定電壓合適。如果需要，還提供了兩個額外的輸出電容位置C12和C13。

U2也可以用固定輸出版本TPS62111或TPS62112替換，此時將R17替換為0Ω電阻，并移除R4和C9。LBI電路配置為在輸入電壓為10.5V時關閉3.3V部分，可通過電阻R14和R13進行調節(jié)。

四、設計步驟 - 分壓網(wǎng)絡

TPS62113的反饋電壓（FB）設置為1.153V。若用于電流調節(jié)，檢測電阻的功耗較高。為降低電流檢測電阻(R{10})的功耗，將3.3V的參考電壓求和，使(V{sense})電壓從1.153V降低到0.255V。

設計步驟如下：

1. 選擇LED工作電流和(V{sense})電壓，以確定(R{10})的值。這里存在一個權衡，(V{sense})增加時，電流調節(jié)精度提高，但最大電壓為1.153V；(V{sense})降低時，功耗降低，但由于(Vref)、電阻(R{1})和(R{2})導致的誤差會增加。
2. 本評估模塊中，(I{LED})設置為500mA，(V{sense})電壓為0.225V。
3. 計算(R{1})和(R{2})的值：
   • (R{1}=V{FB}-V_{sense}=1.153V - 0.255V = 0.898V)
   • (V{R2}=V{REF}-V_{FB}=3.3V - 1.153V = 2.147V)
   • 選擇分壓電流為0.1mA，計算(R{1}=frac{V{R1}}{0.1mA}=frac{0.898V}{0.1mA}=898Ω)，取標準值8.87kΩ；(R{2}=frac{V{R2}}{0.1mA}=frac{2.147V}{0.1mA}=21.47Ω)，取標準值21.5kΩ。

五、測試結果

測試結果通過圖表展示了該評估模塊的效率表現(xiàn)：

1. WLED部分效率：在輸出電流為500mA時，展示了不同輸入電壓下的效率曲線。
2. 電壓調節(jié)器部分效率與輸入電壓關系：在輸出電流為1A時，展示了效率隨輸入電壓的變化情況。
3. 電壓調節(jié)器部分效率與輸出電流關系：在輸入電壓為6V和12V時，展示了效率隨輸出電流的變化情況。

通過這些測試結果，我們可以直觀地了解該評估模塊在不同工作條件下的效率表現(xiàn)，為實際應用中的性能優(yōu)化提供依據(jù)。那么，在實際應用中，如何根據(jù)這些測試結果來選擇合適的工作條件呢？

六、印刷電路板布局與原理圖

評估模塊提供了詳細的印刷電路板布局圖，包括組裝層、頂層布線和底層布線，以及WLED部分和電壓調節(jié)器部分的原理圖。同時，還提供了詳細的物料清單，包括電容、電感、電阻、二極管、集成電路等組件的規(guī)格和型號。

七、注意事項

在使用該評估模塊時，需要注意以下幾點：

1. 該評估模塊僅用于工程開發(fā)、演示或評估目的，并非適用于一般消費者使用的成品。
2. 操作時應在3.6V至17V的輸入電壓范圍和3V至16V的輸出電壓范圍內進行，超出指定范圍可能導致意外操作和/或不可逆損壞。
3. 正常運行時，一些電路組件的外殼溫度可能高于50°C，操作時需注意避免燙傷。
4. 該評估模塊未經(jīng)過FCC規(guī)則第15部分的測試，在其他環(huán)境中操作可能會對無線電通信造成干擾，用戶需自行采取措施糾正。

TPS62113EVM - 465評估模塊為電子工程師提供了一個全面的電源管理和LED驅動解決方案。通過深入了解其性能規(guī)格、電路設計、測試結果和注意事項，我們可以更好地將其應用于實際項目中。在實際設計中，你是否遇到過類似評估模塊的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。