探索LP8755EVM評(píng)估模塊：從快速設(shè)置到深入測(cè)試

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，德州儀器（TI）的LP8755多相6核降壓轉(zhuǎn)換器是一款高性能的解決方案。為了幫助工程師更好地評(píng)估和使用這款芯片，TI提供了LP8755EVM評(píng)估模塊。下面，我們將深入探討該評(píng)估模塊的使用指南，包括快速設(shè)置、GUI界面概述以及效率測(cè)量等關(guān)鍵內(nèi)容。

文件下載：LP8755EVM.pdf

一、評(píng)估模塊概述

LP8755EVM評(píng)估模塊用于演示TI的LP8755集成電路。LP8755是一款高性能的多相降壓轉(zhuǎn)換器，專為滿足便攜式應(yīng)用中最新應(yīng)用處理器的電源管理需求而設(shè)計(jì)。它包含六個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)核，組合成一個(gè)6相降壓轉(zhuǎn)換器。評(píng)估模塊由兩個(gè)PCB板組成，即LP8755評(píng)估板和USB接口板，且LP8755板堆疊在USB接口板之上。

二、快速設(shè)置指南

2.1 安裝和打開軟件

許多LP8755上的組件容易受到靜電放電（ESD）的損壞，因此在拆包和處理評(píng)估模塊時(shí)，務(wù)必采取適當(dāng)?shù)腅SD防護(hù)措施，如使用接地腕帶。打開LP8755EVM包裝后，要確保包含LP8755評(píng)估板、USB接口板和USB電纜。若有物品缺失，需聯(lián)系最近的德州儀器產(chǎn)品信息中心申請(qǐng)更換。

評(píng)估模塊的軟件通過(guò)圖形用戶界面（GUI）進(jìn)行控制，軟件通過(guò)可用的USB端口與評(píng)估模塊通信。其最低硬件要求包括運(yùn)行Microsoft Windows? XP或更高版本操作系統(tǒng)的IBM PC兼容計(jì)算機(jī)、可用的USB端口和鼠標(biāo)?？蓮膆ttp://www.ti.com/tool/lp8755evm下載最新軟件，下載并解壓后，連接好USB接口板和評(píng)估板，再用USB電纜將USB接口板連接到PC。在斷開被測(cè)單元（UUT）電源的情況下，打開解壓后的文件夾，點(diǎn)擊lp8755_nnn.exe（nnn為版本號(hào)）啟動(dòng)軟件，當(dāng)評(píng)估軟件窗口右下角顯示“USB Board connected”時(shí)，表示連接成功。

2.2 電源設(shè)置

為評(píng)估模塊供電需要一個(gè)電源。對(duì)于LP8755EVM的滿載測(cè)試，需要一個(gè)至少提供10A和4V的直流電源，部分負(fù)載測(cè)試時(shí)，建議實(shí)用的最小電流為5A。電源通過(guò)連接器X6連接到評(píng)估模塊，且電源和電纜必須對(duì)UUT呈現(xiàn)低阻抗，同時(shí)要盡量縮短電源線的長(zhǎng)度。可以使用連接器X7進(jìn)行遠(yuǎn)程感測(cè)，以補(bǔ)償電纜中的電壓降。

在斷開UUT電源的情況下，將電源設(shè)置為3.7V直流，電流限制至少為5A，并將電源輸出設(shè)置為OFF。將電源的正極端子（+）連接到UUT的VIN，負(fù)極端子（-）連接到GND（X6電源輸入端子塊），檢查電路板上的跳線是否按出廠默認(rèn)設(shè)置。然后將電源輸出設(shè)置為ON，并按以下步驟操作：在評(píng)估軟件GUI上點(diǎn)擊“Assert VIOSYS”、“Assert NRST”，再點(diǎn)擊“Read Registers”按鈕，若在“Read Registers”按鈕旁邊看到綠色背景的就緒消息，并檢查GUI顯示“Mode”下為“PFM”，“Multi - phase”狀態(tài)下為“Master; 1/6 Phases Active”，則表示評(píng)估模塊已準(zhǔn)備好以默認(rèn)寄存器設(shè)置進(jìn)行測(cè)試。

2.3 效率測(cè)量注意事項(xiàng)

輸出連接方面，建議使用能在低至500mV下工作的適當(dāng)電子負(fù)載或高功率系統(tǒng)源表儀器對(duì)UUT進(jìn)行加載，最大負(fù)載電流為15A。連接電子負(fù)載時(shí)要選擇合適的電線尺寸，過(guò)高的線電阻會(huì)導(dǎo)致功率分配路徑中的電壓降，從而影響輸出電壓的準(zhǔn)確性。連接負(fù)載前，應(yīng)將其設(shè)置為吸收0A，以避免電源浪涌或可能的電擊。

為了獲得最準(zhǔn)確的電壓測(cè)量結(jié)果，應(yīng)使用TP16測(cè)量輸入電壓，使用TP10測(cè)量輸出電壓，因?yàn)镻WB走線的電壓降會(huì)導(dǎo)致效率測(cè)量不準(zhǔn)確。測(cè)量流向/來(lái)自UUT的電流時(shí)，要確保使用的直流電源/電子負(fù)載的電流表準(zhǔn)確，一些電源電流表可能存在數(shù)毫安的偏移，從而影響效率測(cè)量的準(zhǔn)確性。若要對(duì)UUT進(jìn)行非常準(zhǔn)確的Iq測(cè)量，需從電路板上移除輸入保護(hù)齊納二極管D1，因?yàn)樵摱O管在組裝后會(huì)產(chǎn)生一些泄漏，特別是在高VIN電壓下。此外，USB接口板上的輸出電壓ADC會(huì)以幾百kΩ的電阻加載LP8755的輸出，也可移除EVB左下角J23至J28焊盤之間的0Ω電阻。

三、GUI界面概述

評(píng)估軟件有“Main”、“Config”和“Advanced”三個(gè)選項(xiàng)卡，這三個(gè)選項(xiàng)卡共同使用戶能夠訪問(wèn)LP8755的整個(gè)寄存器映射。

3.1 主選項(xiàng)卡

主選項(xiàng)卡提供了評(píng)估模塊的基本控制和芯片狀態(tài)視圖。主要控制包括：

• “Assert VIOSYS”：勾選此復(fù)選框會(huì)向LP8755的VIOSYS引腳施加1.8V電壓，啟用芯片內(nèi)部電壓參考和LDO，釋放POR并啟動(dòng)OTP讀取周期，VIOSYS電壓是系統(tǒng)I2C總線的參考電壓。
• “Assert NRST”：勾選此復(fù)選框會(huì)向LP8755的NRST引腳施加1.8V電壓，啟動(dòng)上電序列。
• “Assert SW Reset”：通過(guò)勾選和取消勾選此復(fù)選框可對(duì)芯片進(jìn)行完整的軟件復(fù)位。
• “Assert NSLP”：置位此位表示LP8755所供電的設(shè)備處于高負(fù)載狀態(tài)，可防止降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)入低功耗PFM模式（ECO）。

建議的LP8755啟動(dòng)序列是先置位VIOSYS，然后使用GUI寫入所有需要的配置位，最后置位NRST。NRST引腳是DVS（動(dòng)態(tài)電壓縮放）總線（即SmartReflex?總線）的參考，在芯片確認(rèn)DVS總線上的任何傳輸之前，必須先置位NRST。

“Bucks”部分提供了所有6個(gè)降壓內(nèi)核的狀態(tài)信息，“Mode”字段顯示每個(gè)降壓內(nèi)核的模式，可能的值包括“Disabled”、“Soft Startup”、“PWM”、“PFM”、“ECO”和“Sleeping”?！癕ulti - phase Status”信息字段顯示降壓內(nèi)核是配置為主還是從，以及有多少相處于活動(dòng)狀態(tài)。USB接口卡上的ADC用于測(cè)量降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，并在GUI上顯示?！癝ystem Flags / Interrupts”部分提供了系統(tǒng)故障和警告的數(shù)據(jù)，若中斷被設(shè)置，“Interrupt active”字段將在紅色背景上顯示“1”，引起中斷的標(biāo)志也會(huì)在主選項(xiàng)卡上設(shè)置。LP8755上的中斷只能通過(guò)向相關(guān)寄存器寫入“0”來(lái)清除，點(diǎn)擊每個(gè)標(biāo)志字段旁邊的“Clear”按鈕可清除單個(gè)標(biāo)志。USB接口板使用一個(gè)I2C可訪問(wèn)的溫度傳感器IC來(lái)感測(cè)LP8755 IC附近的EVB溫度，該信息顯示在“Board Temperature”字段中。當(dāng)選擇“Poll Status”選項(xiàng)時(shí)，LP8755寄存器0x0D提供的芯片粗略溫度信息會(huì)顯示在“Chip Temperature”字段中。

GUI窗口底部的“Auto Write”復(fù)選框若被勾選（默認(rèn)設(shè)置），任何勾選、取消勾選或下拉菜單選擇操作都會(huì)立即啟動(dòng)向芯片寄存器的I2C寫入操作；若未勾選，用戶可點(diǎn)擊“Write Registers”來(lái)更新芯片寄存器以對(duì)應(yīng)GUI上選擇的配置。選擇“Poll Status”時(shí)，軟件會(huì)以固定間隔向LP8755發(fā)送查詢以檢測(cè)芯片狀態(tài)，包括操作模式、多相狀態(tài)和輸出電流；若未選擇，用戶可點(diǎn)擊“Read Registers”來(lái)讀取寄存器。在評(píng)估模塊上，系統(tǒng)I2C和DVS（動(dòng)態(tài)電壓縮放）（即SmartReflex）總線均可用于與芯片接口，可從“Interface”下拉菜單中選擇要使用的接口，“Bus Speed”下拉菜單中的選項(xiàng)可立即應(yīng)用于兩條總線，但要注意，DVS總線工作時(shí)NRST必須為高電平。

3.2 其他選項(xiàng)卡和菜單

“Tools”下拉菜單提供了另一種訪問(wèn)LP8755寄存器的方式，“Direct Register Access”工具可用于讀取或?qū)懭肴魏渭拇嫫?。使用直接寄存器訪問(wèn)時(shí)，建議取消勾選“Poll Status”復(fù)選框，這樣GUI將僅執(zhí)行直接訪問(wèn)對(duì)話框中命令的讀取和寫入操作?！癈onfig”和“Advanced”選項(xiàng)卡為用戶提供了下拉菜單和復(fù)選框，用于設(shè)置主選項(xiàng)卡未涵蓋的寄存器空間部分，如輸出電壓控制等，這些控制功能相對(duì)直觀，對(duì)于六相轉(zhuǎn)換器，只有Buck0（主）控制有效，具體功能可參考LP8755數(shù)據(jù)手冊(cè)。

3.3 控制臺(tái)

控制臺(tái)還支持使用腳本，若包含控制臺(tái)支持命令的文本文件存儲(chǔ)在評(píng)估軟件可執(zhí)行文件所在的同一文件夾中，則可在控制臺(tái)中輸入文本文件名來(lái)啟動(dòng)腳本。評(píng)估軟件附帶了一組腳本，當(dāng)點(diǎn)擊“Advanced”選項(xiàng)卡上的“Power Saver”、“Balanced”或“High Performance”按鈕時(shí)會(huì)加載這些腳本，它們分別用于保存能量、最大化負(fù)載瞬態(tài)性能或?qū)崿F(xiàn)兩者之間的平衡。點(diǎn)擊“User”按鈕將加載“script4.txt”文件，默認(rèn)情況下該文件包含一個(gè)循環(huán)遍歷所有輸出電壓設(shè)置（VSET_B0）的演示，用戶可根據(jù)需要修改此文件以設(shè)置特定的寄存器。

四、物料清單和原理圖

文檔還提供了LP8755評(píng)估模塊的物料清單，詳細(xì)列出了每個(gè)組件的設(shè)計(jì)名稱、描述、制造商、零件編號(hào)和數(shù)量。同時(shí)，還給出了LP8755的原理圖，這對(duì)于深入了解評(píng)估模塊的電路設(shè)計(jì)和工作原理非常有幫助。

總之，LP8755EVM評(píng)估模塊為工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)來(lái)評(píng)估LP8755多相6核降壓轉(zhuǎn)換器的性能。通過(guò)遵循上述快速設(shè)置和操作指南，工程師可以更高效地進(jìn)行測(cè)試和開發(fā)工作。在實(shí)際使用過(guò)程中，你是否也遇到過(guò)類似評(píng)估模塊使用的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。