TPS61093EVM-519評(píng)估板使用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天我們來深入了解一下TI公司的TPS61093EVM-519評(píng)估板，它對(duì)于評(píng)估TPS61093集成電路作為升壓電源非常有幫助。

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一、TPS61093芯片概述

1. 芯片特性

TPS61093是一款1.2 - MHz固定頻率的升壓轉(zhuǎn)換器，具有高度集成和高可靠性的特點(diǎn)。它集成了20 - V功率開關(guān)、輸入/輸出隔離開關(guān)和功率二極管。當(dāng)輸出電流超過過載限制時(shí)，隔離開關(guān)會(huì)斷開輸出與輸入的連接，保護(hù)芯片和輸入電源。在關(guān)機(jī)時(shí)，隔離開關(guān)也會(huì)斷開輸出與輸入的連接，以最小化泄漏電流，同時(shí)內(nèi)部二極管會(huì)將輸出電容放電到低電壓水平。此外，它還具備1.1 - A峰值過流保護(hù)（OCP）、輸出過壓保護(hù)（OVP）、熱關(guān)斷和欠壓鎖定（UVLO）等保護(hù)功能。

2. 輸入輸出范圍

該芯片的最小輸入電壓為1.6 - V，可以由兩節(jié)堿性電池、單節(jié)鋰離子電池或3.3 - V和5 - V穩(wěn)壓電源供電，輸出電壓可以升壓至17 - V。它采用2.5 mm × 2.5 mm SON封裝，并帶有散熱墊。

3. 應(yīng)用場(chǎng)景

TPS61093適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如血糖儀、OLED電源、3.3 - V到12 - V以及5 - V到12 - V的升壓轉(zhuǎn)換器等。

二、TPS61093EVM評(píng)估板電氣性能規(guī)格

三、評(píng)估板的修改

1. 通用修改原則

為了方便用戶對(duì)評(píng)估板進(jìn)行定制，評(píng)估板上的器件采用了0603或更大的封裝。實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)占用更小的電路板空間。改變組件可能會(huì)改善或降低評(píng)估板的性能。例如，增加更大的輸出電容可以減少輸出電壓下沖，但會(huì)延長(zhǎng)負(fù)載瞬態(tài)事件后的響應(yīng)時(shí)間。由于內(nèi)部補(bǔ)償，電感和輸出電容必須在數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定的范圍內(nèi)，以確保升壓轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路穩(wěn)定。

2. 輸出電壓調(diào)整

TPS61093的輸出電壓是可調(diào)節(jié)的，由電阻R1和R2設(shè)置。如果要改變輸出電壓，用戶需要參考數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解如何正確選擇R1、R2以及可能的C6的大小。

3. 使用VO代替OUT

TPS61093有兩個(gè)輸出引腳，OUT和VO。評(píng)估板默認(rèn)調(diào)節(jié)OUT引腳的電壓，外部負(fù)載連接在J7和J8之間。如果應(yīng)用需要在重負(fù)載下獲得稍高的效率，且不需要關(guān)機(jī)或過載保護(hù)時(shí)的輸入 - 輸出隔離，用戶可以對(duì)評(píng)估板進(jìn)行修改，使其調(diào)節(jié)VO引腳的電壓。具體修改步驟如下：

• 將0歐姆電阻從R4移到R3。
• 將 (C2 = 0.1 uF) 替換為1 uF或更大的輸出電容，并移除 (C4 = 1 uF)。

修改完成后，用戶必須僅在J4和J6之間施加外部負(fù)載，以使轉(zhuǎn)換器正確調(diào)節(jié)輸出電壓。

四、評(píng)估板的連接器和測(cè)試點(diǎn)說明

1. 輸入電源相關(guān)

• J1 - (V_{IN})：該引腳是輸入電源的正連接，與芯片的 (V_{IN}) 引腳相連。電源必須連接在J1和J3（GND）之間，輸入電源的引線應(yīng)絞合并盡量短，輸入電壓必須在1.6 - V到6 - V之間。
• J2 - (V_{IN}) 和GND Kelvin Sense：雖然未安裝，但該引腳提供了跨輸入電容C1的Kelvin檢測(cè)連接。
• J3 - GND：該引腳是輸入電源的返回連接，與芯片的GND引腳相連，使用時(shí)需將電源連接在J3和J1（(V_{IN})）之間。

2. 輸出相關(guān)

• J4 - VO：該引腳連接到非同步升壓轉(zhuǎn)換器在輸入 - 輸出隔離開關(guān)之前的輸出引腳。除非進(jìn)行了上述修改，否則該引腳僅用于測(cè)量升壓轉(zhuǎn)換器在輸入 - 輸出隔離之前的輸出電壓。修改后，該引腳的輸出電壓即為調(diào)節(jié)后的輸出電壓，用戶可以在J4和J6（GND）之間施加外部負(fù)載。
• J5 - VO和GND Kelvin Sense：未安裝，提供跨輸入電容C2的Kelvin檢測(cè)連接。
• J6 - GND：連接到芯片的GND引腳。修改后，為施加在J4上的外部負(fù)載提供返回連接。
• J7 - OUT：連接到非同步升壓轉(zhuǎn)換器在輸入 - 輸出隔離開關(guān)之后的輸出引腳。未修改時(shí)，該引腳的輸出電壓為調(diào)節(jié)后的輸出電壓，外部負(fù)載可連接在J7和J9（GND）之間；修改后，不應(yīng)使用該引腳。
• J8 - OUT和GND Kelvin Sense：未安裝，提供跨輸入電容C4的Kelvin檢測(cè)連接。
• J9 - GND：連接到芯片的GND引腳，為施加在J7上的外部負(fù)載提供返回連接。

3. 使能相關(guān)

• JP1 - EN：該跳線的引腳1連接到芯片的EN引腳。安裝跳線時(shí)，將EN引腳連接到 (V_{IN})，從而開啟升壓轉(zhuǎn)換器，隔離開關(guān)也會(huì)開啟，連接VO（J4）和OUT（J7）；移除跳線后，內(nèi)部下拉電阻將其拉至地，從而禁用轉(zhuǎn)換器并斷開VO（J4）和OUT（J7）。

4. 測(cè)試點(diǎn)

• TP1 - 測(cè)試點(diǎn)：可用于使用Venable或類似的增益相位分析儀測(cè)量小信號(hào)控制環(huán)路的增益和相位。在將增益/相位分析儀連接到輸出電壓和TP1之間之前，用戶必須將R3或R4中的0歐姆電阻替換為49.9 - 100歐姆的電阻。

五、測(cè)試設(shè)置和結(jié)果

評(píng)估板提供了多張測(cè)試結(jié)果圖，包括輸出效率、不同輸入電壓和負(fù)載條件下的啟動(dòng)和運(yùn)行情況以及負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)等。這些測(cè)試結(jié)果可以幫助工程師更好地了解評(píng)估板的性能。

六、評(píng)估板的組裝圖紙和布局

評(píng)估板采用2層、1oz覆銅、2英寸×2英寸的電路板設(shè)計(jì)。相關(guān)圖紙展示了評(píng)估板的頂層絲印、頂層銅層和底層的設(shè)計(jì)。

七、物料清單

評(píng)估板的物料清單列出了根據(jù)原理圖配置的所有組件，包括電容、電阻、電感、芯片等的數(shù)量、參考編號(hào)、值、描述、尺寸、部件編號(hào)和制造商等信息。

在使用TPS61093EVM - 519評(píng)估板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工程師們需要仔細(xì)考慮各個(gè)參數(shù)和修改選項(xiàng)，以滿足不同應(yīng)用的需求。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。