2010 Atom?E6xx Tunnel Creek電源系統(tǒng)TPS59610EVM - 634評(píng)估模塊解析

在嵌入式計(jì)算平臺(tái)的電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，TPS59610EVM - 634評(píng)估模塊（EVM）憑借其高效、靈活的特性，成為了眾多電子工程師關(guān)注的焦點(diǎn)。下面我們就來(lái)深入了解一下這款模塊。

文件下載：TPS59611EVM-622.pdf

模塊概述

TPS59610EVM - 634專(zhuān)為2010 Atom?E6xx Tunnel Creek電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它能夠利用8 - 14V（典型12V）的輸入總線，為系統(tǒng)提供10路穩(wěn)壓輸出。該模塊特別針對(duì)TPS59610 Atom E6xx CPU和GPU Vcore穩(wěn)壓器進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)設(shè)置了多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，方便工程師評(píng)估其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。

典型應(yīng)用

主要應(yīng)用于8 - 14V輸入電壓的Atom E6xx Tunnel Creek電源系統(tǒng)，適用于嵌入式計(jì)算平臺(tái)。

模塊特性

• 全面解決方案：為8 - 14V輸入的Atom Tunnel Creek電源系統(tǒng)提供完整的解決方案。
• 頻率可選：CPU和GPU電源的開(kāi)關(guān)頻率可在200/300/400/500kHz之間選擇。
• 電流限制可選：可對(duì)CPU和GPU電源的電流限制進(jìn)行選擇。
• 過(guò)沖抑制可選：具備可選的輸出過(guò)沖抑制（OSR?）功能。
• 輸出使能控制：每個(gè)輸出都配備開(kāi)關(guān)或跳線進(jìn)行使能控制。
• 動(dòng)態(tài)負(fù)載功能：板載動(dòng)態(tài)負(fù)載，用于CPU和GPU Vcore輸出測(cè)試。
• 高效高密度：采用TI功率模塊MOSFET，實(shí)現(xiàn)高效率和高功率密度。
• 測(cè)試點(diǎn)豐富：設(shè)有方便的測(cè)試點(diǎn)，便于探測(cè)關(guān)鍵波形。
• PCB設(shè)計(jì)：采用四層印刷電路板，外層為2oz銅。

電氣性能規(guī)格

該模塊的電氣性能規(guī)格涵蓋了輸入和多個(gè)輸出的各項(xiàng)參數(shù)，具體如下：

輸入特性

• 輸入電壓范圍：8 - 14V
• 最大輸入電流：在輸入電壓為8V且所有負(fù)載滿(mǎn)載時(shí)，最大輸入電流為10A
• 無(wú)負(fù)載輸入電流：輸入電壓為14V且輸出電流為0A時(shí)，無(wú)負(fù)載輸入電流為5mA

輸出特性

測(cè)試設(shè)置

測(cè)試設(shè)備

• 電壓源：輸入電壓源VIN需為0 - 14V的可變直流電源，能夠提供10A直流電流，連接到J304。
• 萬(wàn)用表：V1用于測(cè)量TP303（VIN）和TP304（GND）之間的輸入電壓；V2用于測(cè)量每個(gè)輸出測(cè)試點(diǎn)的輸出電壓；A1用于測(cè)量輸入電流。
• 輸出負(fù)載：輸出負(fù)載應(yīng)為電子恒阻模式負(fù)載，能夠承受0 - 10A直流電流。
• 示波器：可使用數(shù)字或模擬示波器測(cè)量輸出紋波，設(shè)置為1MΩ阻抗、20MHz帶寬、交流耦合、2μs/格水平分辨率、50mV/格垂直分辨率。
• 推薦線規(guī)：VIN到J304的連接線推薦使用AWG 16規(guī)格，總長(zhǎng)度小于4英尺；每個(gè)輸出到負(fù)載的連接線最小推薦使用AWG 16規(guī)格，總長(zhǎng)度小于4英尺。

推薦測(cè)試設(shè)置

在ESD工作站操作，操作前需確保手腕帶、腳帶或墊子連接到接地端。按照?qǐng)D7所示的推薦測(cè)試設(shè)置進(jìn)行連接。

配置

所有跳線選擇必須在給EVM通電前完成，用戶(hù)可根據(jù)以下配置進(jìn)行設(shè)置：

CPU和GPU配置

• 電流限制跳閘選擇：通過(guò)J104（CPU）和J204（GPU）的TRIPSEL設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置為7.2A。
• 頻率選擇：通過(guò)J103（CPU）和J203（GPU）的TONSEL設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置為300kHz。
• 過(guò)沖抑制選擇：通過(guò)J105（CPU）和J205（GPU）的OSRSEL設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置為最大抑制。
• VID位選擇：CPU Vcore電壓通過(guò)J107（7位CPU VID）設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置為0101000對(duì)應(yīng)1.000V；GPU Vcore電壓通過(guò)J207（5位GPU VID）設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置為01010對(duì)應(yīng)1.000V。
• 深度睡眠模式選擇：通過(guò)J106（CPU）和J206（GPU）設(shè)置C4退出速率，默認(rèn)設(shè)置為在DPRSLPVR上跳線，DPRSTP#上不跳線。
• 過(guò)壓保護(hù)選擇：通過(guò)JP101（CPU）和JP201（GPU）的OVPSEL設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置為不跳線以啟用過(guò)壓保護(hù)。
• 板載動(dòng)態(tài)負(fù)載選擇：通過(guò)SW501（CPU）和SW502（GPU）設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置為將開(kāi)關(guān)推到右側(cè)以禁用板載動(dòng)態(tài)負(fù)載。
• 使能選擇：通過(guò)S101（CPU）和S201（GPU）設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置為將開(kāi)關(guān)推到頂部以禁用CPU和GPU。

其他系統(tǒng)配置

還包括5 - V/3.3 - V系統(tǒng)、DDR 1.8 - V/1.05 - V CPU VTT、0.9 - V VTT和0.9 - V VTTREF、1.5 - V CPU PLL、1.05 - V CPU C6 RAM、1.2 - V IOH等系統(tǒng)的配置，均通過(guò)相應(yīng)的跳線或開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。

測(cè)試程序

線/負(fù)載調(diào)節(jié)和效率測(cè)量程序

以CPU測(cè)量為例，步驟如下：

1. 按照測(cè)試設(shè)置部分的描述和圖7進(jìn)行EVM設(shè)置。
2. 確保負(fù)載設(shè)置為恒阻模式且吸收電流為0A。
3. 確保所有跳線配置設(shè)置符合配置部分的要求。
4. 在施加VIN之前，確保S101 VR_ON使能開(kāi)關(guān)設(shè)置為OFF。
5. 將VIN從0V增加到12V，使用V1測(cè)量VIN電壓。
6. 將開(kāi)關(guān)S101設(shè)置為ON以啟用控制器。
7. 使用V2測(cè)量Vcore_c電壓。
8. 將負(fù)載從0A直流變化到5A直流，Vcore_c必須保持在負(fù)載調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。
9. 將VIN從8V變化到14V，Vcore_c必須保持在線調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。
10. 將開(kāi)關(guān)S101設(shè)置為OFF以禁用控制器。
11. 將負(fù)載減小到0A。
12. 將VIN減小到0V。

板載瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)量

僅適用于CPU和GPU，步驟如下：

1. 按照測(cè)試設(shè)置部分的描述和圖7進(jìn)行EVM設(shè)置。
2. 確保所有跳線配置設(shè)置符合配置部分的要求。
3. 移除CPU的J102或GPU的J202上的負(fù)載。
4. 在施加VIN之前，確保VR_ON（CPU的S101和GPU的S201）為OFF。
5. 將VIN從0V增加到12V，使用V1測(cè)量VIN電壓。
6. 使用TP508（DL_CLK）和TP209（GND）測(cè)量瞬態(tài)定時(shí)信號(hào)。
7. 將開(kāi)關(guān)SW501（CPU）或SW502（GPU）推到ON位置（左側(cè)），CPU的動(dòng)態(tài)負(fù)載LED D503和GPU的D502點(diǎn)亮。
8. 使用TP116（CPU）或TP216（GPU）測(cè)量Vcore_c或Vcore_G的瞬態(tài)響應(yīng)。

環(huán)路增益/相位測(cè)量

僅適用于CPU和GPU，步驟如下：

1. 按照測(cè)試設(shè)置部分的描述和圖7進(jìn)行EVM設(shè)置。
2. CPU：將隔離變壓器連接到J101（CPU）的VSNS和J102（CPU）的Vcore_C(+)；GPU：將隔離變壓器連接到J201（GPU）的VSNS和J202（GPU）的Vcore_G(+)。
3. CPU：將輸入信號(hào)CHA連接到J101的VSNS引腳，將輸出信號(hào)CHB連接到J102的Vcore_C(+)；GPU：將輸入信號(hào)CHA連接到J201的VSNS引腳，將輸出信號(hào)CHB連接到J202的Vcore_G(+)。
4. 將CHA和CHB的接地引線連接到TP116（CPU）和TP216（GPU）的GND。
5. 通過(guò)隔離變壓器注入約50mV或更小的信號(hào)。
6. 以10Hz或更低的后置濾波器將頻率從100Hz掃描到1MHz，測(cè)量控制環(huán)路增益和相位裕度。
7. 在進(jìn)行其他測(cè)量之前，從波特圖設(shè)置中斷開(kāi)隔離變壓器（信號(hào)注入反饋可能會(huì)干擾其他測(cè)量的準(zhǔn)確性）。

設(shè)備關(guān)機(jī)

先關(guān)閉負(fù)載，再關(guān)閉VIN。

性能數(shù)據(jù)和典型特性曲線

文檔中提供了從圖8到圖68的典型性能曲線，展示了CPU、GPU、5 - V/3.3 - V系統(tǒng)、1.8 - V DDR/1.05 - V CPU VTT、1.2 - V IOH等的效率、負(fù)載調(diào)節(jié)、使能開(kāi)啟和關(guān)閉、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)、電壓紋波等性能數(shù)據(jù)。

EVM組裝圖和PCB布局

圖69到圖74展示了TPS59610EVM - 634印刷電路板的設(shè)計(jì)，該EVM采用四層電路板，外層為2oz銅。

物料清單

文檔中的表17列出了EVM的主要組件清單，包括電容、二極管、電感、MOSFET、電阻、IC等組件的數(shù)量、參考編號(hào)、描述、制造商和零件編號(hào)。

注意事項(xiàng)

• 適用范圍：該評(píng)估板僅用于工程開(kāi)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。
• 安全操作：操作時(shí)需注意輸入電壓范圍為8 - 14V，輸出電壓范圍為0.9 - 5V，超出范圍可能導(dǎo)致意外操作或設(shè)備損壞。部分電路組件在正常運(yùn)行時(shí)外殼溫度可能超過(guò)60°C，操作時(shí)需注意避免燙傷。
• 法規(guī)合規(guī)：該評(píng)估板可能未經(jīng)過(guò)FCC、IC等法規(guī)的測(cè)試，使用時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生射頻干擾，用戶(hù)需自行采取措施解決。在日本使用該產(chǎn)品需遵守相關(guān)電波法規(guī)定。

TPS59610EVM - 634評(píng)估模塊為2010 Atom?E6xx Tunnel Creek電源系統(tǒng)提供了一個(gè)全面、靈活的解決方案。電子工程師在使用該模塊時(shí)，需嚴(yán)格按照文檔中的說(shuō)明進(jìn)行測(cè)試和配置，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似電源模塊的配置和測(cè)試問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。