探索 TPS6261x/2x/6xEVM-419 評估模塊：高性能電源轉換解決方案

在電子設備飛速發(fā)展的今天，電源管理對于便攜式設備的性能和續(xù)航至關重要。德州儀器（Texas Instruments）的 TPS6261x/2x/6x 系列高頻率、同步降壓 DC - DC 轉換器，專為電池供電的便攜式應用而優(yōu)化。本文將深入介紹 TPS6261x/2x/6xEVM - 419 評估模塊，包括其特點、應用、電氣性能、測試配置等方面，幫助電子工程師更好地了解和使用該模塊。

文件下載：TPS62615EVM-419.pdf

一、引言

TPS6261x、TPS6262x 和 TPS6266x 是一系列針對電池供電便攜式應用優(yōu)化的高頻率、同步降壓 DC - DC 轉換器。它們適用于低功耗應用，支持高達 350 - mA 的負載電流，允許使用低成本的片式電感器和電容器。輸入電壓范圍為 2.3 V 至 5.5 V，可支持鋰離子（Li - Ion）電池供電的應用。不同版本的輸出電壓固定在 1.2 V 至 2.3 V 之間，這些轉換器以 6 - MHz 的調節(jié)開關頻率運行，并在輕負載電流下進入節(jié)能模式，以在整個負載電流范圍內保持高效率。PFM 模式通過在輕負載操作期間將靜態(tài)電流降低至 31 μA（典型值）來延長電池壽命。

1.1 特點

• 輸入電壓范圍廣：2.3 V 至 5.5 V，適應多種電池供電場景。
• 固定輸出電壓：提供多種固定輸出電壓選項，滿足不同應用需求。
• 高輸出電流：最高可達 2.0 - A 的輸出電流。
• 6 - MHz 調節(jié)頻率操作：高頻操作有助于減小外部元件尺寸。
• 輸出電容放電（可選）：增加了應用的靈活性。
• 小尺寸解決方案：總解決方案尺寸小于 (12 mm^{2})，適合便攜式設備。

1.2 應用

• 移動設備：手機、智能手機等。
• 無線通信：WLAN、GPS 和藍牙? 應用。
• 電視調諧器：DTV 調諧器。
• DC/DC 微模塊：為小型系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。

1.3 EVM 訂購選項

二、電氣性能規(guī)格

TPS6261x/2x/6xEVM - 419 的電氣性能規(guī)格涵蓋輸入、輸出和系統(tǒng)特性等方面，具體如下：

2.1 輸入特性

• 輸入電壓（VIN）：范圍為 2.2 V 至 5.5 V。
• 輸入欠壓鎖定（VIN_UVLO）：典型值為 2.05 - 2.1 V。
• 靜態(tài)工作電流（IQ）：在 IO = 0 mA 且設備不切換時，典型值為 31 - 55 μA；在 PWM 模式下，為 7.6 mA。

2.2 輸出特性

• 調節(jié)直流輸出電壓：在不同輸入電壓和負載電流條件下，輸出電壓在一定范圍內波動，如在 2.3 V < VIN < 4.8 V 且 0 mA < IOUT < 600 mA 時，輸出電壓為 0.98 x VNOM 至 1.03 x VNOM V。
• 線路調節(jié)：為 0.13 %/V。
• 負載調節(jié)：為 - 0.0003 %/A。
• 輸出電流（IOUT）：TPS6261x 為 350 mA，TPS6262x 為 600 mA，TPS6266x 為 1000 mA。

2.3 系統(tǒng)特性

• 開關頻率（fSW）：范圍為 5400 - 6600 kHz，典型值為 6000 kHz。
• 峰值效率（hpk）：在輸入電壓為標稱值時，可達 91 %。

三、連接器和測試點說明

3.1 輸入/輸出連接器

• J1 VIN：輸入電源的正連接，輸入電壓必須在 2.3 V 至 5.5 V 之間，連接電源時應將輸入電源線絞合并盡量縮短。
• J2 S + /S–：轉換器輸入的感測連接，可連接電壓表、電源感測連接或示波器。
• J3 GND：輸入電源的返回連接，同樣要求輸入電壓在 2.3 V 至 5.5 V 之間，電源線應絞合且盡量短。電容 C1 用于補償直流電源到 EVM 的電線產生的寄生電感，實際應用電路中并非必需。
• J4 VOUT：降壓轉換器的正輸出，不同型號的 TPS6261x/2x/6x 系列設備具有固定輸出電壓，具體信息可參考設備數(shù)據(jù)手冊。
• J5 S + /S–：轉換器輸出的感測連接，可連接電壓表、電子負載感測連接或示波器。
• J6 GND：轉換器的返回連接，可在 J6 和 J4（VOUT）之間連接負載。

3.2 跳線和開關

• JP1 ENABLE：用于啟用或禁用 EVM 上的轉換器。將短路棒置于 ENABLE 和 ON 之間可開啟轉換器，置于 ENABLE 和 OFF 之間則禁用轉換器。
• JP2 MODE：用于啟用或禁用輕負載下的節(jié)能模式。將短路棒置于 MODE 和 PWM 之間可禁用節(jié)能模式，此時轉換器在整個負載電流范圍內以強制 PWM 模式運行；置于 MODE 和 PSM 之間可啟用節(jié)能模式，設備在輕負載條件下以節(jié)能模式運行，具體信息可參考設備數(shù)據(jù)手冊。

四、測試配置

4.1 硬件設置

典型的硬件測試配置包括示波器、直流電源、負載等，通過合理連接各個部件來進行測試。

4.2 測試步驟

1. 靜電防護：由于 TPS6261x/2x/6xEVM - 419 上的許多組件易受靜電放電（ESD）損壞，因此在操作前應在 ESD 工作站工作，確保手腕帶、腳帶或墊子接地，并穿戴靜電服和安全眼鏡。
2. 連接電源：在 TPS626xxEVM 的 J1 和 J2 之間連接直流電源，輸入電壓范圍為 2.3 V 至 5.5 V，同時將輸入電源線絞合并盡量縮短。
3. 連接測量設備：將直流電壓表或示波器連接到 EVM 的輸出感測連接。
4. 連接負載：在 TPS626xxEVM 的 J4 和 J6 之間連接負載。
5. 啟用轉換器：將 JP1 上的短路棒連接到 ENABLE 和 ON 之間以啟用轉換器。
6. 模式選擇：通過 JP2 跳線可在輕負載節(jié)能模式和強制 PWM 模式之間切換。

五、測試數(shù)據(jù)

5.1 效率

通過圖 3 - 圖 8 展示了 TPS626xxEVM 的典型效率性能。不同型號在不同輸入電壓和輸出電壓條件下，效率隨負載電流的變化情況有所不同。實際性能數(shù)據(jù)可能受測量技術和環(huán)境變量影響，這些曲線僅供參考。

5.2 啟動

圖 9 - 圖 11 展示了不同 TPS626xxEVM 板的典型啟動性能。

5.3 輸出電壓紋波

• 節(jié)能模式：圖 12 展示了 TPS626xx 在節(jié)能模式下的典型輸出電壓紋波。
• PWM 模式：圖 13 展示了 TPS626xx 在 PWM 模式下的典型輸出電壓紋波。

六、裝配圖和布局

TPS6261x/2x/6xEVM - 419 采用兩層、1 - 盎司覆銅板設計，所有組件位于電路板頂部的有源區(qū)域。建議將 TPS626xx 反饋（FB）引腳直接連接到電感器，而非輸出電容器的 (Vout) 連接，這樣可提供更好的瞬態(tài)響應性能。

七、物料清單

表 3 列出了 TPS626xxEVM 的物料清單，包括不同型號對應的電容、電感、集成電路等元件的參數(shù)和型號。

八、標記信息

表 4 提供了該 EVM 的標記信息，不同的裝配編號對應不同的 EVM 型號。

九、重要注意事項

• 使用目的：該評估板/套件僅用于工程開發(fā)、演示或評估目的，并非適用于一般消費者使用的成品。
• 電氣安全：必須在輸入電壓范圍 2.3 V 至 5.5 V 和輸出電壓范圍 1.2 V 至 1.8 V 內操作，超出范圍可能導致意外操作或設備損壞。
• 溫度注意：正常操作期間，一些電路組件的外殼溫度可能高于 + 60°C，操作時需注意避免燙傷。
• 電磁兼容性：該評估板/套件未經(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解決。

總之，TPS6261x/2x/6xEVM - 419 評估模塊為電子工程師提供了一個便捷的平臺，用于評估 TPS6261x/2x/6x 系列 DC - DC 轉換器的性能。通過深入了解其特點、性能和使用方法，工程師們可以更好地將這些高性能轉換器應用到實際項目中。你在使用這類評估模塊時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。