深入解析TPS63010EVM-235評估模塊
深入解析TPS63010EVM-235評估模塊
在電子設計領域，高效的電源管理芯片至關重要。今天我們就來詳細探討一下德州儀器（Texas Instruments）的TPS63010EVM-235評估模塊，它能幫助我們輕松評估和測試TPS63010單電感升降壓轉換器的性能。
文件下載：TPS63010EVM-235.pdf
一、TPS63010芯片簡介
TPS63010是一款采用20引腳WCSP封裝的高效單電感升降壓轉換器，有固定輸出電壓和可調輸出電壓兩種版本。TPS63010EVM-235使用的是可調版本，默認設置輸出電壓為3.3V。該評估模塊在輸入電壓2V至5.5V的范圍內能實現全額定性能，但啟動時輸入電壓至少為2.2V，啟動后輸入電壓可降至2V。
性能規(guī)格
| 規(guī)格 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電壓 | Iout = 500 mA | 2 | 3.6 | 5.5 | V |
| 輸出電壓 | Iout = 0 mA 至 500 mA | 3.25 | 3.3 | 3.40 | V |
| 輸出電流 | 3.6 V 輸入 | 0 | 500 | 1200 | mA |
| 工作頻率 | 2400 | kHz | |||
| 最大效率 | 4.2 V 輸入，300 mA 負載 | 94.2 % | |||
| 輸出紋波 | 3.6 V 輸入，500 mA 負載 | 25 | mV |
電路修改
該評估模塊的PCB設計兼容固定和可調版本的集成電路。若安裝固定版本，需將R1替換為0Ω電阻，R2開路。
- 可調輸出IC U1操作：U1配置用于評估可調輸出版本，設置輸出電壓為3.3V。通過電阻R1和R2可將輸出電壓設置在1.2V至5.5V之間，具體推薦值可參考數據手冊（SLVS653）。
- 固定輸出操作：若將U1替換為固定版本，同樣需將R1替換為0Ω電阻，R2位置開路。
二、評估模塊的設置與結果
輸入/輸出連接器和引腳說明
- J1 - VIN：J1 - 1是輸入電源到U1正輸入連接的正檢測（+S）引腳，J1 - 2是輸入電源到U1的正電壓連接（VIN）引腳，二者電氣相連。
- J2 - GND：J2 - 1是輸入電源到U1的返回電壓連接（GND）引腳，J2 - 2是輸入電源返回電壓連接的負檢測（-S）引腳，J2 - 1、J2 - 2、J4 - 1和J4 - 2電氣相連。
- J3 - VOUT：J3 - 1是到負載的正輸出連接的正檢測（+S）引腳，J3 - 2是正輸出連接（VOUT）引腳，二者電氣相連。
- J4 - GND：J4 - 1是返回輸出連接（GND）引腳，J4 - 2是到負載的返回輸出連接的正檢測（-S）引腳，與J2 - 1、J2 - 2電氣相連。
- JP1 - EN：使能功能控制跳線。短接JP1 - 1（EN）和中心引腳JP1 - 2（EN）開啟設備；短接JP1 - 3（DIS）和中心引腳JP1 - 2（EN）關閉設備。
- JP2 - PS：節(jié)能模式控制跳線。短接JP2 - 1（DIS）和中心引腳JP2 - 2（PS）關閉節(jié)能模式；短接JP2 - 3（EN）和中心引腳JP2 - 2（PS）開啟節(jié)能模式。
- JP3 - VSEL：電壓選擇模式控制跳線。用于在評估模塊配置為與TPS63011或TPS63012配合使用時設置高低電壓選項。
- JP4 - SYNC：同步模式控制和輸入跳線。短接JP4 - 3（DIS）和中心引腳JP4 - 2（SYNC）禁用外部同步；保持JP4開路以啟用同步功能控制，中心引腳JP4 - 2為同步輸入，用于與外部時鐘同步。
操作設置
操作評估模塊時，只需將輸入電源連接到相應引腳，將負載連接到相應引腳。最大推薦負載取決于輸入電源電壓，通常TPS63010在升壓模式（Vin > 2.4 V）下可提供800 mA電流，在降壓模式（Vin ≥ 3.6 V）下可提供1.2 A電流。推薦輸入電源電壓為2V至5.5V，設備啟動時最小輸入電壓為2.2V，啟動后輸入電壓可降至2V。
上電過程
設備啟用后開始工作，平均電流限制從初始的400 mA隨輸出電壓升高而上升。當輸出電壓約為1.2V時，電流限制達到標稱值。在此過程中會監(jiān)測輸出電壓，只有輸出電壓升高，開關電流才會增加。
輸出紋波
輸出紋波在2.4 MHz的開關頻率下產生，使用推薦的電感L和輸出電容C時，紋波較低。紋波幅度隨負載電流和輸入電壓變化。為準確測量，應將示波器探頭盡可能靠近輸出電容，并使用短接地引線，因為走線和引線的電阻會增加輸出紋波，接地引線長度會增加開關尖峰的幅度。
效率
效率曲線顯示，在300 - 400 mA負載電流之間達到峰值效率。
負載瞬態(tài)響應
負載瞬態(tài)響應調節(jié)良好，增加輸出電容可減少電壓過沖和下沖。
閉環(huán)響應
給出了Vin = 5 V和Iout = 500 mA時的閉環(huán)響應曲線。
三、評估模塊的布局
評估模塊的布局圖展示了其裝配層、頂層布線和底層布線，這些布局設計有助于優(yōu)化電路性能和減少干擾。
四、原理圖和物料清單
原理圖
提供了TPS63010EVM - 235的詳細原理圖，方便工程師進行電路分析和設計。
物料清單
| 數量 | 參考編號 | 值 | 描述 | 尺寸 | 零件編號 | 制造商 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | C2 | 0.1 μF | 陶瓷電容，16V，X7R，10% | 0402 | GRM155R71C104KA88D | Murata |
| 3 | C3 - C5 | 10 μF | 陶瓷電容，6.3V，X5R，20% | 0603 | ECJ - 1VB0J106M | Panasonic |
| 4 | J1 - J4 | PTC36SAAN | 2引腳，100mil間距的接頭（36引腳條） | 0.100英寸x 2 | PTC36SAAN | Sullins |
| 4 | JP1 - JP4 | PTC36SAAN | 3引腳，100mil間距的接頭（36引腳條） | 0.100英寸x 3 | PTC36SAAN | Sullins |
| 1 | L1 | 1.5 μH | 貼片電感，2.1A，100毫歐 | 0.118 x 0.118英寸 | LPS3015 - 152ML | Coilcraft |
| 1 | R1 | 1.00 M | 貼片電阻，1/16W，1% | 0402 | Std | Std |
| 1 | R2 | 180k | 貼片電阻，1/16W，1% | 0402 | Std | Std |
| 1 | U1 | TPS63010YFF | 高效單電感升降壓轉換器IC | WCSP | TPS63010YFF | TI |
| 1 | 2英寸x 1英寸x 0.062英寸的PCB | HPA235A | Any | |||
| 4 | 100mil黑色分流器 | 0.1 | 929950 - 00 | 3m |
注意事項
- 這些組件對靜電敏感，需采取靜電防護措施。
- 組件必須清潔，無焊劑和污染物，不允許使用免清洗焊劑。
- 組件必須符合IPC - A - 610 Class 2工藝標準。
- 帶星號（*）的參考標識不能替換，其他組件可用等效制造商的組件替換。
- WCSP零件的最大放置壓力為30克。
五、重要注意事項
該評估模塊僅用于工程開發(fā)、演示或評估目的，并非面向普通消費者的成品。使用時需注意輸入電壓范圍為3.6V至5.5V，輸出電流范圍為1000 mA，超出范圍可能導致意外操作或設備損壞。此外，正常運行時部分電路組件外殼溫度可能超過50°C，操作時需注意避免燙傷。
總之，TPS63010EVM - 235評估模塊為工程師提供了一個便捷的平臺，用于評估TPS63010升降壓轉換器的性能。通過深入了解其特性和操作方法，工程師可以更好地將其應用于實際設計中。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。
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