TPS624xxEVM - 167 評估模塊使用指南

一、引言

TPS624xxEVM - 167 評估模塊（EVM）用于展示德州儀器（Texas Instruments）的 TPS624xx 系列 2.25 - MHz 雙降壓轉(zhuǎn)換器。該 EVM 有三種不同編號的組件版本：- 001 配置為 TPS62400；- 002 配置為 TPS62401；- 003 配置為 TPS62420。每種版本都裝配了 TPS624xx 系列中的不同集成電路（IC）。這份用戶指南涵蓋了評估模塊的設(shè)置說明、原理圖、物料清單以及 PCB 布局圖等內(nèi)容。

文件下載：TPS62400EVM-167.pdf

操作要求

要操作此 EVM，需要連接并正確配置以下組件：

1. 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）：需要一臺帶有 USB 端口的 PC 來運(yùn)行 TPS624xxEVM - 167 接口軟件，該軟件通過 PC 的 USB 端口與 EVM 通信，并可通過 USB 端口向 TPS624xx 的內(nèi)部寄存器發(fā)送命令。PC 需滿足以下條件：
   • 操作系統(tǒng)：Windows 2000、Windows XP 或 Windows 7。
   • 具備 USB 端口。
   • 至少 30MB 的可用硬盤空間（建議 100MB）。
   • 至少 256MB 的 RAM。
   • .NET Framework 3.5 SP1 或更高版本。
2. 印刷電路板組件（PCB）：TPS624xxEVM - 167 PCB 包含一個(gè) TPS624xx IC（取決于使用的編號版本）及其所需的外部組件。該板上有多個(gè)跳線和連接器，用戶可根據(jù)特定操作條件對板子進(jìn)行定制。
3. USB 接口適配器：它是 PC 和 EVM 之間的通信橋梁。一端通過提供的 USB 電纜連接到 PC，另一端通過提供的帶狀電纜連接到 EVM。當(dāng)向 EVM 寫入命令時(shí)，PC 上運(yùn)行的接口程序?qū)⒚畎l(fā)送到 PC 的 USB 端口，USB 接口適配器接收 USB 命令，將信號轉(zhuǎn)換為 EasyScale? 協(xié)議，然后將轉(zhuǎn)換后的信號發(fā)送到 TPS624xxEVM 板。
4. 軟件：德州儀器提供了用于評估此 EVM 的軟件，可從提供的 CD 安裝，也可從德州儀器網(wǎng)站（www.ti.com/tool/tps62400evm - 167）下載。

二、設(shè)置

輸入/輸出連接器說明

1. J1 - VIN：正輸入電源電壓。輸入電源的引線應(yīng)絞合并盡量縮短，以減少電磁干擾（EMI）傳輸。
2. J2 - GND：輸入電源的返回連接。
3. J3 - EasyScale? 輸入：該連接器是 EasyScale 輸入。引腳 6 為接地，引腳 10 是 TPS624xx 的 MODE/DATA 引腳。
4. J4 - VOUT2：轉(zhuǎn)換器 2 輸出的正連接。將此引腳連接到由轉(zhuǎn)換器第二個(gè)輸出供電的負(fù)載的正輸入。
5. J5 - GND：VOUT2 的返回連接。將此引腳連接到負(fù)載的負(fù)輸入。
6. J6 - VOUT1：轉(zhuǎn)換器 1 輸出的正連接。將此引腳連接到由轉(zhuǎn)換器第一個(gè)輸出供電的負(fù)載的正輸入。
7. J7 - GND：VOUT1 的返回連接。將此引腳連接到負(fù)載的負(fù)輸入。
8. JP1 - 模式：此跳線連接到 TPS624xx 的 MODE/DATA 引腳，用于選擇 TPS624xx 的操作模式。使用 EasyScale 接口時(shí)，在引腳 1 和 2（PU 和 MODE）之間放置跳線，為 EasyScale 通信提供上拉電阻。若不使用 EasyScale 接口，則 JP1 用于在固定 PWM 模式或 PFM 模式之間選擇。當(dāng)在引腳 1 和 2 之間安裝跳線時(shí)，轉(zhuǎn)換器以固定頻率 PWM 模式運(yùn)行；短接引腳 2 和 3（MODE 和 GND）可使控制器在低輸出電流時(shí)使用節(jié)能 PFM 模式。
9. JP2 - EN1：此跳線用于啟用或禁用轉(zhuǎn)換器 1。將短路跳線從中心 EN 引腳連接到 ON 或 OFF 位置，切勿讓此引腳懸空。
10. JP3 - EN2：此跳線用于啟用或禁用轉(zhuǎn)換器 2。將短路跳線從中心 EN 引腳連接到 ON 或 OFF 位置，切勿讓此引腳懸空。
11. JP4 - DEF1：此跳線用于配置 TPS62401 的 DEF_1 引腳。僅在評估 HPA167 - 002 組件版本的 EVM 上的 TPS62401 時(shí)才應(yīng)安裝短路跳線。在其他版本的 IC 上安裝跳線會產(chǎn)生不正確的輸出電壓，對于這些 EVM，應(yīng)讓此跳線保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。當(dāng)在 JP4 的引腳 2 和 3（DEF1 和 GND）之間放置分流器時(shí)，轉(zhuǎn)換器 1 的 TPS62401 輸出電壓由內(nèi)部寄存器 REG_DEF_1_LOW 定義；當(dāng)在 JP4 的引腳 1 和 2（DEF1 和 VIN）之間放置分流器時(shí)，轉(zhuǎn)換器 1 的輸出電壓由內(nèi)部寄存器 REG_DEF_1_HIGH 定義。

具體設(shè)置步驟

1. 輸入電壓：TPS624xx 需要 2.5V 至 6V 的輸入電壓，且輸入電壓必須高于最高輸出電壓，以維持電壓調(diào)節(jié)。
2. 跳線配置：
   • JP4：對于 TPS62400（ - 001 板）和 TPS62420（ - 003 板），不要在 JP4 上安裝跳線；對于 TPS62401（ - 002 板），此跳線用于將 IC 的 DEF_1 引腳設(shè)置為邏輯高或邏輯低，以定義上電時(shí)的輸出電壓，操作時(shí)不要讓此引腳懸空。
   • JP1：將跳線配置到所需設(shè)置。通常，在引腳 1 和 2（PU 和 MODE）之間放置短路跳線，為 MODE/DATA 引腳提供上拉電阻。使用 USB 接口適配器進(jìn)行 EasyScale 通信時(shí)，短接引腳 1 和 2；不使用 USB 接口適配器時(shí)，JP1 可用于將 MODE/DATA 引腳驅(qū)動(dòng)為邏輯高（短接引腳 1 和 2）或低（短接引腳 2 和 3）。
   • JP2 和 JP3：根據(jù)需要進(jìn)行配置。短接 ENx 和 ON（引腳 1 和 2）可啟用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器；短接 ENx 和 OFF（引腳 2 和 3）可禁用 TPS624xx 的相應(yīng)轉(zhuǎn)換器。
3. 電阻調(diào)整：在 TPS62400 或 TPS62420 EVM 上，如果希望通過 EasyScale 調(diào)整轉(zhuǎn)換器 1 的輸出電壓，則應(yīng)將 R7 替換為 0 - Ω 電阻并移除 R6；如果希望通過 EasyScale 調(diào)整轉(zhuǎn)換器 2 的輸出電壓，則可將 R4 替換為 0 - Ω 電阻并移除 R5，但這對轉(zhuǎn)換器 2 不是必需的更改。
4. 連接設(shè)備：使用提供的 USB 電纜將 USB 接口適配器連接到 PC，使用提供的 10 針帶狀電纜將 TPS624xxEVM 板連接到 USB 接口適配器，帶狀電纜上的連接器有鍵位，可防止安裝錯(cuò)誤。最后，將輸入電壓電源連接到 TPS624xxEVM 板，將正輸入電壓連接到 J1，將輸入電壓返回（接地）連接到 J2。

操作流程

連接好設(shè)備后，打開 EVM 板的輸入電壓源，然后在主機(jī)計(jì)算機(jī)上啟動(dòng) TPS624xx 評估軟件。軟件啟動(dòng)后，首先會詢問正在測試的設(shè)備（EVM 編號），選擇正確的單選按鈕并點(diǎn)擊“Select IC”繼續(xù)。如果選擇了 TPS62400/TPS62420 單選按鈕，軟件會詢問是否對 EVM 進(jìn)行了某些硬件修改（在 2.2 節(jié)中描述），選擇相應(yīng)的單選按鈕并點(diǎn)擊“GO”繼續(xù)。軟件隨后會顯示主屏幕，用戶可通過該屏幕讀取和更改 TPS624xx 內(nèi)部寄存器的值。輸出電壓下拉框顯示基于 32 位組合的目標(biāo)輸出電壓，這些電壓是預(yù)編程的，以匹配 EVM 板上的 TPS624xx 設(shè)備。在 PWM 模式下，顯示的輸出電壓基于標(biāo)稱輸出電壓；在 PFM 模式下，所有 TPS624xx 設(shè)備會動(dòng)態(tài)調(diào)整標(biāo)稱輸出電壓，因此下拉框中的值與實(shí)際輸出電壓不完全匹配。通過下拉框更改輸出電壓可立即生效，無需手動(dòng)寫入寄存器。屏幕右側(cè)的寄存器位表示面板允許逐位更改寄存器值，點(diǎn)擊彩色框可將位設(shè)置為高或低，直到按下“W”或“WRITE REGISTERS”按鈕，實(shí)際的 TPS624xx 寄存器才會更新為新值，這樣用戶可以在更新寄存器之前更改所有位。軟件的其他功能包括：更改 EasyScale 接口的通信速度、將寄存器顯示從十六進(jìn)制更改為十進(jìn)制、請求 TPS624xx 在正確接收命令后輸出確認(rèn)位、訪問設(shè)備數(shù)據(jù)手冊（在“Help”菜單中）、保存或加載用戶定義的軟件設(shè)置配置（在“File”菜單中），以及在不通信時(shí)將 MODE/DATA 引腳保持為高或低，此功能可設(shè)置 TPS624xx 的 PWM（高）或 PFM/PWM（低）操作模式。

三、電路板布局

對于所有高頻開關(guān)模式電源，電路板布局至關(guān)重要。TPS624xxEVM - 167 PCB 的布局如圖 2、圖 3 和圖 4 所示。高開關(guān)頻率和電流的節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量縮短，以減少走線電感。在高頻電流回路的布線方面要特別注意，并采用單點(diǎn)接地方案。具體的布局指南可參考 TPS62400 和 TPS62401 數(shù)據(jù)手冊（SLVS681）或 TPS62420 數(shù)據(jù)手冊（SLVS676）。

四、原理圖和物料清單

原理圖

原理圖展示了 TPS624xxEVM - 167 的電路連接情況，它是理解和分析該評估模塊工作原理的重要依據(jù)。

物料清單

五、相關(guān)文檔

德州儀器提供了以下相關(guān)文檔：

1. 《TPS62400/TPS62401, 2.25MHz 400mA/600mA Dual Step Down Converter in Small 3x3mm QFN Package data sheet》（SLVS681）
2. 《TPS62420, 2.25MHz 600mA/1000mA Dual Step Down Converter in Small 3x3mm QFN Package data sheet》（SLVS676）

六、注意事項(xiàng)

法規(guī)合規(guī)信息

該 EVM 及相關(guān)硬件可能受美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）和加拿大工業(yè)部（IC）規(guī)則的約束。對于不受上述規(guī)則約束的 EVM，僅用于工程開發(fā)、演示或評估目的，并非適用于一般消費(fèi)者的成品。它會產(chǎn)生、使用并輻射射頻能量，且未針對 FCC 第 15 部分或 ICES - 003 規(guī)則規(guī)定的計(jì)算設(shè)備限值進(jìn)行測試。如果設(shè)備運(yùn)行導(dǎo)致無線電通信干擾，用戶需自行承擔(dān)糾正干擾的費(fèi)用。對于包含無線電的 EVM，其使用的無線電頻率和功率必須符合當(dāng)?shù)胤梢?guī)定的頻譜分配和功率限制，用戶有責(zé)任確保在合法的頻率空間和功率限制內(nèi)操作。

警告、限制和免責(zé)聲明

1. 適用范圍：此 EVM 僅用于實(shí)驗(yàn)室/開發(fā)環(huán)境中的初步可行性評估，除非另有說明，它不是成品電氣設(shè)備，不適合消費(fèi)者使用。應(yīng)由熟悉電氣機(jī)械組件、系統(tǒng)和子系統(tǒng)處理危險(xiǎn)和應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)合格電子專家使用，不應(yīng)作為成品的全部或部分。
2. 用戶責(zé)任：用戶需對產(chǎn)品和 EVM 的使用符合聯(lián)邦、州和地方法規(guī)要求負(fù)責(zé)，確保產(chǎn)品安全合規(guī)，保證 EVM 與人體接口的設(shè)計(jì)安全，承擔(dān)確定和確保符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證的責(zé)任，妥善處理和回收 EVM 的電子組件和包裝材料。
3. 操作要求：需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 EVM 額定值（如輸入和輸出電壓、電流、功率和環(huán)境范圍）可能導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失、人身傷害或死亡。連接負(fù)載前需參考 EVM 用戶指南，不確定負(fù)載規(guī)格時(shí)應(yīng)聯(lián)系德州儀器現(xiàn)場代表。正常運(yùn)行時(shí)，部分電路組件的外殼溫度可能高于 60°C，操作時(shí)需注意。只有熟悉開發(fā)環(huán)境中電子測量和診斷的合格人員才能使用這些 EVM。
4. 安全關(guān)鍵應(yīng)用：如果打算將組件用于安全關(guān)鍵應(yīng)用（如生命支持），必須專門通知德州儀器并簽訂單獨(dú)的保證和賠償協(xié)議。

總之，在使用 TPS624xxEVM - 167 評估模塊時(shí)，電子工程師們要嚴(yán)格按照操作指南進(jìn)行設(shè)置和操作，同時(shí)充分考慮各種注意事項(xiàng)，以確保評估工作的順利進(jìn)行和設(shè)備的安全使用。大家在實(shí)際操作過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。