TPS65165EVM - 233評(píng)估模塊：TV和顯示器TFT - LCD面板電源解決方案

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理模塊的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。今天，我們就來深入探討一下TPS65165EVM - 233評(píng)估模塊，它為TV和顯示器TFT - LCD面板提供了關(guān)鍵的電源支持。

文件下載：TPS65165EVM-233.pdf

一、模塊概述

TPS65165EVM - 233是一款專為TV和顯示器TFT - LCD面板設(shè)計(jì)的評(píng)估模塊。它能夠接受2.5V至6V的輸入電壓，并為面板提供三個(gè)偏置電源電壓和三個(gè)集成運(yùn)算放大器。該模塊包含一個(gè)帶有集成低端FET的升壓轉(zhuǎn)換器、一個(gè)需要外部肖特基二極管的負(fù)電荷泵控制器以及一個(gè)完全集成的正電荷泵。支持升壓轉(zhuǎn)換器的外部無源元件包括電感器和電容器，而電荷泵的外部元件則主要是電容器。

二、性能規(guī)格

1. 電壓和電流范圍

注：(1) 假設(shè) (SUP = V_{S})

這些規(guī)格為我們?cè)谠O(shè)計(jì)和使用該模塊時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否會(huì)根據(jù)這些規(guī)格來調(diào)整自己的設(shè)計(jì)方案呢？

三、模塊定制

1. 定制電源

用戶可以根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVS723）更改相應(yīng)的反饋電阻，從而改變每個(gè)電源軌的穩(wěn)壓輸出電壓。但要注意，不能超過每個(gè)輸出的最大電壓規(guī)格。此外，還可以使用替代的電容器、電感器和/或二極管。

• 電容器：使用替代電容器時(shí)，要確保至少使用數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦的最小電容值，并且電容的額定電壓要適合應(yīng)用。開關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)用于與陶瓷輸出電容器配合使用，使用具有較大等效串聯(lián)電阻（ESR）的非陶瓷輸出電容器可能會(huì)導(dǎo)致輸出紋波增大或電感式開關(guān)轉(zhuǎn)換器運(yùn)行不穩(wěn)定。每個(gè)電荷泵的飛跨電容器和輸出電容器必須是陶瓷電容器。
• 電感器：選擇替代電感器時(shí)，要使用數(shù)據(jù)手冊(cè)中的設(shè)計(jì)方程來確保選擇合適的電感值，并且電感器的額定電流要適合所需的輸出電流。使用具有較大直流電阻的電感器會(huì)導(dǎo)致效率降低。
• 二極管：使用替代二極管時(shí)，要確保二極管的額定電流和功率符合數(shù)據(jù)手冊(cè)設(shè)計(jì)方程的要求。

2. 改變軟啟動(dòng)時(shí)間

用戶可以分別通過改變ADLY引腳的C15和GDLY引腳的C14的值，來改變Vs（升壓轉(zhuǎn)換器）、VGL（負(fù)電荷泵）、VGH（正電荷泵）的軟啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)EN引腳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，Vs和VGL在ADLY引腳的C15設(shè)置的延遲時(shí)間后啟動(dòng)。GDLY引腳的C14設(shè)置VGH在CTRL = 高電平時(shí)啟動(dòng)的延遲時(shí)間。

四、模塊設(shè)置與測(cè)試

1. 連接和跳線

同時(shí)，各個(gè)引腳也有其特定的功能和連接要求，例如J1 - GND是負(fù)電荷泵（VGL）的接地返回連接，J4 - VIN是輸入電源正連接等。大家在實(shí)際操作中，是否遇到過因?yàn)樘€設(shè)置錯(cuò)誤而導(dǎo)致模塊無法正常工作的情況呢？

2. 推薦測(cè)試設(shè)置

連接一個(gè)額定電流為5A或更大的電源，為J4和J3提供5V ±5%的電壓，J4上的電壓不要超過6V。雖然輸入電壓低至2.5V也可以工作，但最大輸出電流水平會(huì)降低。為了避免輸入電源線的電壓降，要使用粗規(guī)格的雙絞線連接J4和J3?？梢允褂秒妷罕砗?或示波器以及標(biāo)準(zhǔn)高阻抗電壓探頭來監(jiān)測(cè)輸出電壓。 在將EN引腳連接到JP1的VIN引腳來啟用IC之前，用戶必須確保跳線JP2 - JP9處于默認(rèn)位置。當(dāng)EN引腳連接到JP1的VIN引腳時(shí)，升壓轉(zhuǎn)換器（Vs）和負(fù)電荷泵（VGL）會(huì)在延遲ADLY后啟動(dòng)。如果CTRL = 高，正電荷泵（VGH）會(huì)在EN變?yōu)楦唠娖胶笱舆tGDLY啟動(dòng)。輸出電壓會(huì)在適當(dāng)?shù)能泦?dòng)時(shí)間和相對(duì)延遲后達(dá)到表1中的各自穩(wěn)壓電壓?？梢栽谳敵鯦6（Vs）上連接電阻性或電子負(fù)載，而在輸出J2（VGL）和J8（VGH）上只能連接電阻性負(fù)載。超過表1中規(guī)定的輸出負(fù)載會(huì)導(dǎo)致輸出電壓超出穩(wěn)壓范圍。

3. 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果如圖1所示，展示了模塊的啟動(dòng)波形。通過觀察這些波形，我們可以更好地了解模塊的啟動(dòng)過程和性能表現(xiàn)。

五、電路板布局

1. 布局建議

對(duì)于PCB電路板布局的完整信息，請(qǐng)參考TPS65165數(shù)據(jù)手冊(cè)（文獻(xiàn)編號(hào)SLVS723）。以下是一些布局要點(diǎn)：

• 首先在PCB上放置加粗列出的電源組件。
• 用寬的PCB走線來布置加粗列出的走線。
• 從Vin引腳直接到GND放置一個(gè)1μF的旁路電容器，因?yàn)檫@是內(nèi)部電路的電源引腳。
• 從SUP引腳直接到GND放置一個(gè)1μF的旁路電容器，因?yàn)檫@也是內(nèi)部電路的電源引腳。
• 使用短而寬的走線將SUP引腳連接到升壓轉(zhuǎn)換器Vs的輸出。
• 在靠近IC引腳的地方，從REF到AGND直接放置一個(gè)220nF的參考電容器。
• 負(fù)電荷泵在FBN和REF之間的反饋電阻需要大于40k。
• 由于VGL的電荷泵驅(qū)動(dòng)引腳（DRVN）承載開關(guān)波形，因此要使用短走線。
• 將飛跨電容器盡可能靠近C1P、C1N和C2P、C2N引腳放置。
• 將QFN封裝的電源焊盤焊接到GND，并使用熱過孔來降低熱阻。

2. 電路板層

文檔還展示了TPS65165EVM - 233的頂層組件、頂層和底層的圖片，方便我們直觀地了解電路板的結(jié)構(gòu)。

六、物料清單

文檔提供了詳細(xì)的物料清單，包括電容器、電感器、二極管、電阻器、IC等元件的數(shù)量、參考編號(hào)、值、描述、尺寸、部件編號(hào)和制造商等信息。這對(duì)于我們進(jìn)行模塊的組裝和維修非常有幫助。

七、注意事項(xiàng)

1. 電壓范圍

要確保該EVM在4.5V至5.5V的輸入電壓范圍和14.7V至15.3V（Vs）的輸出電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。超過指定的輸入范圍可能會(huì)導(dǎo)致意外操作和/或?qū)VM造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。如果對(duì)輸入范圍有疑問，請(qǐng)?jiān)谶B接輸入電源之前聯(lián)系TI現(xiàn)場(chǎng)代表。

2. 負(fù)載范圍

施加超出指定輸出范圍的負(fù)載可能會(huì)導(dǎo)致意外操作和/或?qū)VM造成永久性損壞。在將任何負(fù)載連接到EVM輸出之前，請(qǐng)參考EVM用戶指南。如果對(duì)負(fù)載規(guī)格不確定，請(qǐng)聯(lián)系TI現(xiàn)場(chǎng)代表。

3. 溫度問題

在正常運(yùn)行期間，一些電路組件的外殼溫度可能會(huì)超過85°C。只要保持輸入和輸出范圍，EVM設(shè)計(jì)為在某些組件高于85°C的情況下仍能正常運(yùn)行。這些組件包括但不限于線性穩(wěn)壓器、開關(guān)晶體管、功率晶體管和電流感測(cè)電阻器。可以使用EVM用戶指南中的EVM原理圖來識(shí)別這些設(shè)備。在操作過程中，將測(cè)量探頭靠近這些設(shè)備時(shí)，要注意這些設(shè)備可能會(huì)很燙。

總之，TPS65165EVM - 233評(píng)估模塊為TV和顯示器TFT - LCD面板的電源設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可靠的解決方案。通過合理的定制、正確的設(shè)置和測(cè)試以及良好的電路板布局，我們可以充分發(fā)揮該模塊的性能。大家在使用這個(gè)模塊的過程中，有沒有什么獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)或遇到的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。