TPS62737超低功耗降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊使用指南

一、引言

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，超低功耗的降壓轉(zhuǎn)換器一直是熱門研究對象。德州儀器（Texas Instruments）的TPS62737器件就是一款針對超低功耗能量收集應(yīng)用優(yōu)化的高頻同步降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器。它能在高達5.5V的輸入電壓下，為1.3 - 5.3V的輸出提供高達2900mA的連續(xù)電流。今天，我們就來詳細了解一下其評估模塊（EVM）的相關(guān)內(nèi)容。

文件下載：TPS62737EVM-560.pdf

二、TPS62737 IC特性

2.1 整體優(yōu)勢

TPS62737是高度集成的超低功耗降壓轉(zhuǎn)換器解決方案，非常適合滿足超低功耗應(yīng)用（如能量收集）的特殊需求。與線性降壓轉(zhuǎn)換器相比，它能為系統(tǒng)提供外部可編程的穩(wěn)壓電源，從而保持電源管理階段的整體效率。

2.2 控制器與電流特性

它集成了針對低功耗應(yīng)用優(yōu)化的滯回控制器，內(nèi)部電路采用基于時間的采樣系統(tǒng)來降低平均靜態(tài)電流，使靜態(tài)電流消耗能隨輸出負載水平進行調(diào)整。其穩(wěn)壓輸出經(jīng)過優(yōu)化，在低輸出電流（<10μA）到高電流（200mA）范圍內(nèi)都能提供高效率。

2.3 輸入電壓監(jiān)測與控制

為了幫助用戶嚴格管理能量預(yù)算，TPS62737會切換輸入良好（VIN_OK）標志，當輸入電源電壓降至預(yù)設(shè)臨界水平以下時，向連接的微處理器發(fā)出信號，觸發(fā)負載電流的降低，以防止系統(tǒng)進入欠壓狀態(tài)。此外，兩個獨立的使能信號可讓用戶啟用/禁用穩(wěn)壓輸出，或?qū)C置于超低靜態(tài)睡眠狀態(tài)。

2.4 電阻設(shè)置與清潔問題

輸出電壓調(diào)節(jié)點和輸入良好閾值由外部電阻設(shè)置。為了在輕載時實現(xiàn)最大效率，建議使用阻值大于1MΩ的電壓電平設(shè)置電阻。但在電路板組裝或修改過程中，如焊劑和一些電路板清潔劑等污染物可能會留下殘留物，形成寄生電阻，導(dǎo)致電壓調(diào)節(jié)和閾值水平與安裝電阻值預(yù)期有顯著差異。因此，電路板必須仔細清潔，并用去離子水沖洗，直至水中的離子污染達標。若無法做到這一點，則建議降低電壓設(shè)置電阻的總和。

三、TPS62737EVM特性

3.1 電壓范圍

輸入電壓范圍為2.0V至5.5V，輸出電壓默認設(shè)置為1.8V，但可通過外部電阻在1.3V至5.3V之間進行調(diào)整。VIN_OK閾值默認2.9V，同樣可通過外部電阻在輸出電壓至5.3V之間調(diào)整。

3.2 接口便利

評估模塊提供了易于訪問的接頭，包括IN、IN - SENSE、OUT、OUT - SENSE、GND、VIN_OK，還有EN1和EN2的跳線，方便用戶進行各種操作和測試。

四、性能規(guī)格總結(jié)

五、測試總結(jié)

5.1 推薦設(shè)備

• 可調(diào)節(jié)的直流電源，電壓范圍2.0V至5.5V，可調(diào)電流限制設(shè)置約為400mA。
• 負載：系統(tǒng)負載或電阻負載≥9Ω。
• 兩臺配置為測量電壓的數(shù)字萬用表和兩臺配置為測量電流的數(shù)字萬用表。由于滯回控制轉(zhuǎn)換器固有的輸入電流脈沖，輸入電流表必須能夠進行濾波和/或平均，以測量正確的值。在IN和GND之間添加一個大電容（>100μF）可輔助濾波，但這類電容可能有高泄漏電流，會在無負載時人為增加靜態(tài)電流測量值。進行效率測量時，也推薦使用配置為調(diào)節(jié)電壓并測量電流、功率或兩者的源表。
• 配備多達四個電壓探頭的示波器。

5.2 設(shè)備和EVM設(shè)置

文檔中給出了詳細的設(shè)置I/O連接和配置表格，用于測量TPS62737 EVM的效率。例如，J1（IN）連接電流計（CM#1）的負極，J2 - 1（+ IN SNS）連接電壓表（VM#1）的正極等。同時，通過JP1（EN1）和JP2（EN2）的不同設(shè)置，可以實現(xiàn)不同的工作模式，如全待機模式、全降壓轉(zhuǎn)換器模式和部分待機模式。

5.3 測量效率的提示

• 確保EVM設(shè)置符合表格和圖示要求，并將電源預(yù)設(shè)為低于5.5V的電壓，電流限制約為400mA。
• 緩慢增加系統(tǒng)負載電流，直至達到200mA。
• 可參考TPS62737數(shù)據(jù)手冊中不同輸入電壓、輸出電壓和負載電流下的效率曲線。

5.4 示波器繪圖提示

• 為測量電感電流，需在電感中串聯(lián)一個電流環(huán)。
• 測量直流波形時，按圖示設(shè)置時基，并將探頭連接到適用的接頭（IN、OUT、VBAT_OK）或SW引腳以及最近的GND接頭。
• 測量交流波形（如輸出電壓紋波）時，按圖示設(shè)置時基，取下電壓探頭帽，將探頭尖端連接到電容C3的頂部，并將短接地引線連接到電容C3的接地端。
• 由于滯回控制方法，測量開關(guān)波形時，時基可能需要隨輸出負載電流的調(diào)整而調(diào)整。

5.5 測試結(jié)果

文檔中給出了多個測試結(jié)果圖，包括船運模式啟動行為、待機模式啟動行為、負載瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)操作等，這些圖詳細展示了在不同輸入電壓和輸出電壓條件下評估模塊的性能表現(xiàn)。

六、PWR560 PCB布局和物料清單

6.1 PCB布局

文檔提供了REV A PCB的頂層和底層布局圖，為工程師在實際設(shè)計和組裝過程中提供了直觀的參考。

6.2 物料清單

列出了評估模塊的詳細物料清單，包括PCB、電容、電感、電阻、接頭等元件的數(shù)量、值、描述、封裝參考、零件編號和制造商等信息。例如，C1為0.1uF的陶瓷芯片電容，制造商為Kemet；U1為可編程輸出電壓的超低功耗降壓轉(zhuǎn)換器，型號為TPS62737RGY，制造商為德州儀器。

七、使用注意事項

7.1 一般使用注意

評估模塊僅用于實驗室和/或開發(fā)環(huán)境的可行性評估，并非成品，不適合普通消費者使用。用戶必須閱讀用戶指南和所有相關(guān)文檔，嚴格按照推薦規(guī)格和環(huán)境條件操作，避免超出規(guī)定的額定值（如輸入和輸出電壓、電流、功率和環(huán)境范圍），否則可能導(dǎo)致財產(chǎn)損失、人身傷害或死亡。

7.2 射頻法規(guī)合規(guī)

不同類型的評估模塊可能受到不同國家的射頻法規(guī)限制。對于不包含無線電的評估模塊，若不符合美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）或加拿大工業(yè)部（IC）的規(guī)定，僅用于工程開發(fā)、演示或評估目的，可能會產(chǎn)生射頻能量但未經(jīng)過相關(guān)測試，若造成干擾，用戶需自行采取措施糾正。對于包含無線電的評估模塊，用戶必須在合法分配的頻率和功率限制內(nèi)使用，確保符合當?shù)胤梢?guī)定。

7.3 日本使用規(guī)定

進入日本的評估模塊未獲得TI符合日本無線電法技術(shù)法規(guī)的認證。用戶在日本使用時，必須在屏蔽室或特定測試設(shè)施中使用，或獲得測試無線電臺許可證，或獲得技術(shù)法規(guī)合規(guī)認證。同時，轉(zhuǎn)讓評估模塊時需向受讓方傳達相同注意事項，否則可能會受到日本無線電法的處罰。

通過對TPS62737超低功耗降壓轉(zhuǎn)換器評估模塊的詳細了解，電子工程師們可以更好地利用該模塊進行電源管理相關(guān)的設(shè)計和測試工作。大家在實際應(yīng)用過程中，是否遇到過類似模塊使用時的特殊問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。