使用 LP8754EVM 評估模塊：全面指南

在電子設(shè)計的世界里，對高性能電源管理組件的評估是產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵步驟。今天我們就來深入探討一下德州儀器（TI）的 LP8754EVM 評估模塊，為電子工程師們提供詳盡的使用指南。

文件下載：LP8754EVM.pdf

一、概述

LP8754EVM 是 TI 用于展示 LP8754 集成電路的客戶評估模塊。LP8754 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。它包含六個降壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)核，并組合成一個六相降壓轉(zhuǎn)換器，使得它在處理復(fù)雜的電源管理任務(wù)時表現(xiàn)出色。

這個評估模塊由兩塊 PCB 板組成：LP8754 評估板和 USB 接口板，兩塊板尺寸相同，且 LP8754 板堆疊在 USB 接口板之上。

二、快速設(shè)置指南

2.1 軟件安裝與打開

EVM 軟件通過圖形用戶界面（GUI）進(jìn)行控制，它通過可用的 USB 端口與 EVM 進(jìn)行通信。運行該軟件的最低硬件要求包括：運行 Microsoft Windows? XP 或更高版本操作系統(tǒng)的 IBM PC 兼容計算機、一個可用的 USB 端口以及鼠標(biāo)。

你可以從 www.ti.com 下載最新的軟件壓縮包，將其下載到本地硬盤后解壓。確保 USB 接口板連接到評估板，并使用 USB 線將 USB 接口板連接到 PC。在斷開被測單元（UUT）的電源后，打開解壓后的文件夾，點擊 lp8754_nnn.exe（nnn 為版本號）來啟動軟件。若軟件窗口右下角顯示“USB Board connected”，則表示連接成功。

2.2 電源供應(yīng)設(shè)置

為 EVM 供電需要一個電源。對于 LP8754EVM 的滿載測試，需要一個至少能提供 10 A 電流和 4 V 電壓的直流電源；部分負(fù)載測試時，建議最小電流為 5 A。電源通過連接器 X3 連接到 EVM，且電源和電纜對 UUT 的阻抗必須較低，同時要盡量縮短電源線的長度。還可以使用連接器 X4 進(jìn)行遠(yuǎn)程感應(yīng)，以補償電纜中的電壓降。

在斷開 UUT 的電源后，將電源設(shè)置為 3.7 V DC，電流限制設(shè)置為至少 5 A，并將電源輸出關(guān)閉。將電源的正極端子（+）連接到 UUT 的 VIN，負(fù)極端子（-）連接到 GND（X3 電源輸入端子塊），檢查板上的跳線是否設(shè)置為出廠默認(rèn)配置。然后打開電源輸出，并按照以下步驟操作：在評估軟件 GUI 上點擊 Assert VIOSYS，接著點擊 Assert NRST，再點擊 Read Registers 按鈕，若按鈕旁邊出現(xiàn)綠色背景的就緒消息，且 GUI 顯示“PWM”模式和“Master; 1/6 Phases Active”多相狀態(tài)，則表示 EVM 已準(zhǔn)備好使用默認(rèn)寄存器設(shè)置進(jìn)行測試。

2.3 效率測量注意事項

輸出連接方面，建議使用適用于低至 500 mV 操作的電子負(fù)載或高功率系統(tǒng)源表儀器來加載 UUT，最大負(fù)載電流為 10 A。連接電子負(fù)載時要選擇合適的線徑，線阻過高會導(dǎo)致電源分配路徑上的電壓降，對輸出電壓的絕對值產(chǎn)生顯著影響。將電子負(fù)載的正極端子（+）連接到 X1，負(fù)極端子（-）連接到 X2。在連接負(fù)載之前，建議將其設(shè)置為吸收 0 A 電流，以避免電源浪涌或可能的電擊。

為獲得最準(zhǔn)確的效率測量，由于 PWB 跡線上的電壓降會導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，因此使用 TP14 測量輸入電壓，TP10 測量輸出電壓。在測量流入或流出 UUT 的電流時，要使用準(zhǔn)確的直流電源/電子負(fù)載的電流表。若要對 UUT 進(jìn)行非常精確的 Iq 測量，需通過移除板上的跳線 J2 斷開輸入保護(hù)齊納二極管 D1，因為該二極管在連接時會產(chǎn)生一些泄漏，尤其是在高 VIN 電壓下。此外，USB 接口板上的輸出電壓 ADC 會給 LP8754 的輸出加載一個約數(shù)百 kΩ 的電阻，也可以移除 EVB 左下角 J11 焊盤之間的 0 Ω 電阻。

三、GUI 概述

評估軟件有三個選項卡：Main, Config, and Advanced，它們共同為用戶提供對 LP8754 整個寄存器映射的訪問。

3.1 主選項卡

主選項卡提供了 EVM 的基本控制以及芯片狀態(tài)視圖。主要控制選項包括：

• Assert VIOSYS：勾選此復(fù)選框會向 LP8754 的 VIOSYS 引腳施加 1.8 V 電壓，該引腳將啟用芯片內(nèi)部電壓基準(zhǔn)和 LDO，釋放 POR 并啟動 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)選框會向 LP8754 的 NRST 引腳施加 1.8 V 電壓，從而啟動上電序列。
• Assert SW Reset：若要對芯片進(jìn)行完整的軟件復(fù)位，可勾選并取消勾選此復(fù)選框。
• Assert NSLP：當(dāng)該位被置位時，表示 LP8754 所供電的設(shè)備處于高負(fù)載狀態(tài)，這將有效防止降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)入低功耗 PFM 模式（ECO）。

建議的 LP8754 啟動順序是先置位 VIOSYS，然后使用 GUI 寫入所有所需的配置位，最后置位 NRST。需要注意的是，NRST 引腳是 DVS（動態(tài)電壓縮放）總線（即 SmartReflex? 總線）的參考，在芯片響應(yīng) 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 個降壓核心的狀態(tài)信息，Mode 字段顯示每個降壓核心的模式信息，可能的值包括 Disabled、Soft Startup、PWM、PFM、ECO 和 Sleeping?！癕ulti-phase Status” 信息字段顯示降壓核心是配置為主模式還是從模式，以及有多少相處于活動狀態(tài)。

USB 接口卡上的 ADC 用于測量降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，并在 GUI 上顯示?！癝ystem Flags / Interrupts” 部分提供系統(tǒng)故障和警告數(shù)據(jù)，若中斷因任何原因被設(shè)置，Interrupt active 字段將在紅色背景上顯示 “1”，導(dǎo)致中斷的標(biāo)志也將在主選項卡上顯示。LP8754 上的中斷只能通過向相關(guān)寄存器寫入 “0” 來清除，每個標(biāo)志旁邊都有一個 Clear 按鈕，可用于清除單個標(biāo)志。

GUI 窗口底部的 “Auto Write” 復(fù)選框若被勾選（默認(rèn)），任何勾選、取消勾選或下拉菜單選擇操作都會立即向芯片寄存器發(fā)起 I2C 寫入操作；若未勾選，用戶可以點擊 “Write Registers” 來更新芯片寄存器以匹配 GUI 上選擇的配置?！癙oll Status” 若被選中，軟件將以固定間隔向 LP8754 發(fā)送查詢，以檢測芯片的狀態(tài)，包括操作模式、多相狀態(tài)和輸出電流；若未選中，用戶可以通過點擊 “Read Registers” 來讀取寄存器。在 EVM 上，可以使用系統(tǒng) I2C 和 DVS（動態(tài)電壓縮放）（即 SmartReflex）總線來與芯片進(jìn)行接口，可從 Interface 下拉菜單中選擇要使用的接口，“Bus Speed” 下拉菜單的選擇會立即應(yīng)用于兩條總線，但要注意 DVS 總線工作時，NRST 必須為高電平。

3.2 其他選項卡和菜單

“Tools” 下拉菜單提供了另一種訪問 LP8754 寄存器的方式，“Direct Register Access” 工具可用于讀取或?qū)懭肴魏渭拇嫫鳌Ｊ褂弥苯蛹拇嫫髟L問時，建議取消勾選 poll status 復(fù)選框，這樣 GUI 將只執(zhí)行直接訪問對話框中命令的讀寫操作。

“Config” 和 “Advanced” 選項卡為用戶提供了下拉菜單和復(fù)選框，用于設(shè)置主選項卡未涵蓋的部分寄存器空間，如輸出電壓控制等，具體功能可參考 LP8754 數(shù)據(jù)手冊。

3.3 控制臺

通過 View 下拉菜單中的選項可以顯示或隱藏控制臺，控制臺可用于訪問 LP8754 寄存器，只需通過邏輯寄存器名稱即可讀取或?qū)懭爰拇嫫鳌？刂婆_有許多集成宏，例如 register_name = register value 用于向可寫 I2C 寄存器或邏輯寄存器寫入值，若不提供參數(shù)，則返回當(dāng)前寄存器值；wait (time) 用于等待指定毫秒數(shù)；advanced 用于切換到高級用戶模式；user 用于從高級用戶模式返回常規(guī)用戶模式；iout (buck number) 用于返回所選降壓核心的測量負(fù)載電流；i2c_bus 用于更改控制臺和 GUI 與指定總線的串行總線通信；0x address = data 或 address[bits] = data 用于 I2C 讀寫命令。

控制臺還支持使用腳本，若包含控制臺支持命令的文本文件存儲在評估軟件可執(zhí)行文件所在的同一文件夾中，則可以在控制臺中輸入文本文件名來啟動腳本。評估軟件自帶了一組腳本，當(dāng)點擊 “Advanced” 選項卡上的 Power Saver、Balanced 或 High Performance 按鈕時會加載這些腳本，它們分別對應(yīng)節(jié)能、最大化負(fù)載瞬態(tài)性能或?qū)崿F(xiàn)兩者平衡的寄存器設(shè)置集合。點擊 User 按鈕將加載腳本 “script4.txt”，默認(rèn)情況下該文件包含一個遍歷所有輸出電壓設(shè)置（VSET_B0）的演示，用戶可以根據(jù)需要修改該文件以進(jìn)行特定的寄存器設(shè)置。

四、物料清單

文檔中提供了 LP8754EVM 的詳細(xì)物料清單，包括 PCB、電容、電感、電阻、二極管、連接器、傳感器等各種元器件的制造商、型號、數(shù)量等信息。這對于工程師進(jìn)行電路板的制作和維修具有重要的參考價值，你可以對照清單進(jìn)行物料的采購和檢查。

五、電路板布局

LP8754EVM 的電路板采用 4 層 PCB 結(jié)構(gòu)，布線主要在頂層和底層進(jìn)行。頂層有一個大銅區(qū)域，用于連接電感和輸出電容的 VOUT 焊盤，并與負(fù)載端子相連；第二層是接地層，在高電流跡線下保持完整，為高頻信號提供最短的返回路徑；第三層是 VIN 層，圍繞 LP8754 保持完整；底層也有大面積的接地銅區(qū)域，并設(shè)有可選輸入電容的焊盤，可通過接地過孔散熱。輸入電容盡可能靠近 LP8754 放置，以縮短關(guān)鍵的 VIN 和 GND 跡線，輸出電容和電感圍繞輸入電容布置。使用 0603 尺寸的輸入和輸出電容以及 2.0 mm x 1.2 mm 尺寸的電感，整個解決方案的面積約為 82.5 mm2。

六、LP8754 原理圖

雖然文檔中未詳細(xì)展示原理圖的內(nèi)容，但原理圖是電子工程師進(jìn)行電路分析和設(shè)計的重要依據(jù)。通過查看 LP8754 的原理圖，工程師可以深入了解電路的連接方式、信號傳輸路徑以及各個元器件的作用，從而對評估模塊進(jìn)行更深入的研究和優(yōu)化。

七、評估模塊標(biāo)準(zhǔn)條款和條件

文檔還包含了評估模塊的標(biāo)準(zhǔn)條款和條件，包括交付、有限保修、相關(guān)補救措施/免責(zé)聲明以及監(jiān)管通知等內(nèi)容。這些條款明確了評估模塊的使用范圍、保修期限和責(zé)任限制等重要信息，用戶在使用評估模塊前應(yīng)仔細(xì)閱讀并遵守這些條款。

通過以上的介紹，相信大家對 LP8754EVM 評估模塊有了一個全面的了解。在實際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求和文檔中的指導(dǎo)進(jìn)行操作和調(diào)整。你在使用這個評估模塊的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。