TPS84259EVM-001評(píng)估模塊：負(fù)輸出電壓集成電源解決方案

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們來(lái)深入了解一下德州儀器（TI）的TPS84259EVM - 001評(píng)估模塊，它為負(fù)輸出電壓、高達(dá)15W的集成電源解決方案提供了一個(gè)便捷的評(píng)估平臺(tái)。

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一、引言

TPS84259EVM - 001評(píng)估模塊旨在為用戶提供一個(gè)易于使用的平臺(tái)，方便對(duì)集成電源解決方案（IPS）設(shè)備的特性和性能進(jìn)行全面評(píng)估。本指南將詳細(xì)介紹該評(píng)估模塊的正確使用方法以及板上眾多測(cè)試點(diǎn)的用途。

二、模塊特性

2.1 電路配置

該評(píng)估模塊采用TPS84259器件，可在4.5V至40V的輸入電源下工作。TPS84259是一款非同步降壓 - 升壓（負(fù)輸出）轉(zhuǎn)換器，針對(duì) - 3V至 - 17V的輸出電壓進(jìn)行了優(yōu)化。它通常以800kHz的固定頻率運(yùn)行，用戶可以通過(guò)簡(jiǎn)單的配置跳線將輸出電壓設(shè)置為四個(gè)常用值之一。

2.2 輸出能力

根據(jù)輸入和輸出電壓的不同，該評(píng)估模塊可提供高達(dá)2A的輸出電流。板上使用了最少的輸入和輸出電容，同時(shí)還提供了額外輸入和輸出電容的元件焊盤，方便用戶根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。

2.3 測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)

評(píng)估模塊提供了多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，可用于測(cè)量效率、功耗、輸入紋波、輸出紋波、線路和負(fù)載調(diào)節(jié)、軟啟動(dòng)行為、瞬態(tài)響應(yīng)以及欠壓鎖定（UVLO）行為等參數(shù)。其采用了推薦的PCB布局，能夠最大程度地提高熱性能，同時(shí)最小化輸出紋波和噪聲。

三、使用入門

3.1 電源連接

將主機(jī)電源連接到評(píng)估模塊的端子塊TB1，VIN和GND端子有清晰的標(biāo)記。端子塊可接受最大16AWG的電線。為了進(jìn)行全面評(píng)估，主機(jī)電源應(yīng)可調(diào)節(jié)至40V，并且能夠提供至少3A的電流。評(píng)估模塊的輸出通過(guò)端子塊TB2提供，用戶可以將電子負(fù)載或電阻負(fù)載連接到該端子塊。

3.2 電壓測(cè)試

在端子塊附近提供了輸入和輸出電壓測(cè)試點(diǎn)，這些測(cè)試點(diǎn)僅用于電壓監(jiān)測(cè)，不能作為輸入電源或輸出負(fù)載的連接點(diǎn)，因?yàn)檫B接到測(cè)試點(diǎn)的PCB走線不適合承載大電流。

3.3 跳線設(shè)置

在通電之前，務(wù)必確保V OUT SELECT（J3）跳線已正確安裝并設(shè)置為所需的輸出電壓。在更改跳線設(shè)置之前，一定要先斷開電源。確認(rèn)跳線設(shè)置后，將主機(jī)輸入電源設(shè)置在4.5V至40V之間，同時(shí)要確保V IN + |V OUT |的總和不超過(guò)50V。具體的輸出電壓設(shè)置和最大V IN值可參考表1。

四、測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明

評(píng)估模塊提供了多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，方便用戶使用數(shù)字萬(wàn)用表（DVM）或示波器探頭進(jìn)行測(cè)試：

• V IN：輸入電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)，連接DVM可進(jìn)行效率測(cè)量。
• –V OUT：負(fù)輸出電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)，連接DVM可進(jìn)行效率、線路調(diào)節(jié)和負(fù)載調(diào)節(jié)測(cè)量。
• J1 (V IN)：連接帶有短接地尖端的示波器探頭，可測(cè)量輸入紋波電壓。
• J2 (–V OUT)：連接帶有短接地尖端的示波器探頭，可測(cè)量輸出紋波電壓和瞬態(tài)響應(yīng)。
• SS：可監(jiān)測(cè)軟啟動(dòng)電容上的電壓。
• INH / UVLO：將該端子接地可通過(guò)板載電平轉(zhuǎn)換器禁止功率轉(zhuǎn)換；當(dāng)該端子開路時(shí)，該引腳的電壓為UVLO電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)的電壓。
• GND：用于儀表和示波器探頭的接地。
• PH：通過(guò)過(guò)孔測(cè)試點(diǎn)，使用示波器監(jiān)測(cè)器件的相位引腳（開關(guān)節(jié)點(diǎn)），可測(cè)量調(diào)節(jié)器的開關(guān)頻率。建議使用x10示波器探頭進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)電纜或x1探頭的雜散電容可能會(huì)影響器件的運(yùn)行。

五、操作注意事項(xiàng)

5.1 UVLO閾值

工廠出廠的評(píng)估模塊UVLO閾值約為4.5V，輸入電壓必須高于該閾值才能開始功率轉(zhuǎn)換。UVLO閾值由電阻R6和R7設(shè)置，具體設(shè)置方法可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVSBA0）。

5.2 軟啟動(dòng)

當(dāng)輸入電壓超過(guò)UVLO閾值時(shí)，功率轉(zhuǎn)換開始，輸出電壓將在約10ms內(nèi)升至最終值。如果需要增加軟啟動(dòng)時(shí)間，可在評(píng)估模塊底部的C4位置添加電容，不過(guò)工廠出廠的評(píng)估模塊該位置未安裝元件。

5.3 開關(guān)頻率

工廠出廠的評(píng)估模塊開關(guān)頻率通常設(shè)置為800kHz，可通過(guò)將電阻R8設(shè)置為0Ω來(lái)實(shí)現(xiàn)。若將R8更改為93.1kΩ，開關(guān)頻率可變?yōu)?00kHz。具體的開關(guān)頻率限制可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)。

5.4 短路保護(hù)

TPS84259不適合承受持續(xù)的輸出短路。它能夠承受瞬間短路（< 5秒），但持續(xù)短路可能會(huì)對(duì)器件造成永久性損壞。

5.5 最大輸出電流

最大輸出電流取決于輸入和輸出電壓，圖1展示了四種常見(jiàn)輸出電壓在輸入電壓范圍內(nèi)的輸出電流限制。

六、模塊裝配圖和PCB布局

評(píng)估模塊提供了頂部和底部組件的裝配圖，以及各層的PCB布局圖，方便用戶了解模塊的結(jié)構(gòu)和布線情況。

七、物料清單

該評(píng)估模塊的物料清單詳細(xì)列出了各個(gè)元件的數(shù)量、參考編號(hào)、值、描述、尺寸、零件編號(hào)和制造商等信息，為用戶進(jìn)行元件替換和維修提供了便利。

八、法規(guī)合規(guī)信息

8.1 FCC和IC規(guī)則

該評(píng)估模塊可能受美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）和加拿大工業(yè)部（IC）規(guī)則的約束。對(duì)于不受這些規(guī)則約束的評(píng)估模塊，僅用于工程開發(fā)、演示或評(píng)估目的，并非適合一般消費(fèi)者使用的成品。它會(huì)產(chǎn)生、使用并輻射射頻能量，且未經(jīng)過(guò)FCC或ICES - 003規(guī)則第15部分規(guī)定的計(jì)算設(shè)備限值測(cè)試，使用時(shí)可能會(huì)對(duì)無(wú)線電通信造成干擾，用戶需自行承擔(dān)糾正干擾的費(fèi)用。

8.2 含無(wú)線電的評(píng)估模塊

對(duì)于包含無(wú)線電的評(píng)估模塊，用戶必須在合法分配的頻率和功率限制內(nèi)使用，確保符合當(dāng)?shù)仃P(guān)于無(wú)線電頻譜分配和功率限制的法律。除非獲得當(dāng)?shù)乇O(jiān)管機(jī)構(gòu)的適當(dāng)實(shí)驗(yàn)/開發(fā)許可證，否則任何超出規(guī)定的使用都是嚴(yán)格禁止的。

8.3 日本用戶注意事項(xiàng)

如果在日本使用該開發(fā)套件，必須遵守日本無(wú)線電法的相關(guān)規(guī)定，可在屏蔽室或特定測(cè)試設(shè)施中使用，或獲得實(shí)驗(yàn)電臺(tái)許可證，或獲得技術(shù)法規(guī)合規(guī)認(rèn)證。同時(shí)，在轉(zhuǎn)讓產(chǎn)品時(shí)，必須向受讓方提供相同的注意事項(xiàng)。

九、警告、限制和免責(zé)聲明

9.1 使用范圍

該評(píng)估模塊僅用于實(shí)驗(yàn)室/開發(fā)環(huán)境中的可行性評(píng)估，并非成品電氣設(shè)備，不適合消費(fèi)者使用。只有熟悉電氣機(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)合格電子專家才能使用。

9.2 用戶責(zé)任

用戶需承擔(dān)產(chǎn)品安全和合規(guī)的全部責(zé)任，確保EVM與人體的任何接口設(shè)計(jì)合理，以減少觸電危險(xiǎn)。同時(shí)，用戶要采取合理的安全措施，確保使用EVM不會(huì)導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失、人員受傷或死亡，并妥善處理和回收EVM的電子組件和包裝材料。

9.3 操作規(guī)范

必須在TI推薦的規(guī)格和環(huán)境條件下操作EVM，超出規(guī)定的額定值可能會(huì)導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失、人員受傷或死亡。如果對(duì)額定值有疑問(wèn)，應(yīng)在連接接口電子設(shè)備之前聯(lián)系TI現(xiàn)場(chǎng)代表。在正常操作過(guò)程中，一些電路組件的外殼溫度可能會(huì)超過(guò)60°C，使用測(cè)量探頭時(shí)需注意避免燙傷。

9.4 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），必須向TI明確通知，并簽訂單獨(dú)的保證和賠償協(xié)議。

總之，TPS84259EVM - 001評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)全面評(píng)估負(fù)輸出電壓集成電源解決方案的平臺(tái)。在使用過(guò)程中，工程師們需要嚴(yán)格遵守操作規(guī)范和注意事項(xiàng)，以確保評(píng)估工作的順利進(jìn)行和設(shè)備的安全運(yùn)行。大家在實(shí)際使用中有沒(méi)有遇到過(guò)什么問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。