TPS60400EVM - 178評(píng)估模塊：助力TPS6040x電荷泵設(shè)備評(píng)估

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，評(píng)估模塊對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是非常重要的工具，它能夠幫助我們快速了解和評(píng)估新設(shè)備的性能。今天，我們就來(lái)詳細(xì)介紹一下德州儀器（TI）的TPS60400EVM - 178評(píng)估模塊，它主要用于評(píng)估TPS6040x系列電荷泵設(shè)備。

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重要注意事項(xiàng)

TI在產(chǎn)品方面保留一定的權(quán)利，可能會(huì)在不通知的情況下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行更改或停產(chǎn)。所以，我們?cè)谙聠吻耙欢ㄒ@取最新的相關(guān)信息，確保所依賴的信息是最新且完整的。TI對(duì)產(chǎn)品的性能有標(biāo)準(zhǔn)保修，但具體測(cè)試并非涵蓋所有參數(shù)。客戶需要對(duì)使用TI組件的應(yīng)用負(fù)責(zé)，要提供足夠的設(shè)計(jì)和操作保障措施，以降低應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，TI不承擔(dān)應(yīng)用協(xié)助、客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面的責(zé)任，也未授予相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)許可。

這個(gè)評(píng)估套件僅用于工程開(kāi)發(fā)或評(píng)估目的，不適合商業(yè)使用。如果套件不符合用戶指南中的規(guī)格，可在交付日期起30天內(nèi)全額退款。用戶要對(duì)產(chǎn)品的正確和安全處理負(fù)責(zé)，并對(duì)TI進(jìn)行賠償。此外，產(chǎn)品可能不符合監(jiān)管要求或未獲得相關(guān)認(rèn)證，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)開(kāi)放，用戶要注意靜電放電防護(hù)。

評(píng)估板概述

1. 評(píng)估板布局與應(yīng)用電路

TPS6040x評(píng)估板的布局至關(guān)重要，其建議布局可作為參考，能有效減少設(shè)計(jì)時(shí)間。評(píng)估板分為四個(gè)部分，每個(gè)部分都有不同的應(yīng)用電路：

• 簡(jiǎn)單逆變器或帶濾波器和后置調(diào)節(jié)器的逆變器（例如用于LCD偏置）
• 倍壓逆變器（(V{OUT }=-2 ~V{IN})）
• 組合倍壓器/逆變器（(V{OUT 1}=-V{IN } ; V{OUT2 }=2 ~V{IN })）
• 降壓電荷泵（(V{OUT }=0.5 ~V{IN })）

2. 設(shè)備基本操作

TPS6040x電荷泵是未穩(wěn)壓的電壓逆變器，適用于1.8 V至5 V的輸入電壓范圍。輸出電壓是輸入電壓的反相，最大可輸出60 mA的電流。該設(shè)備由一個(gè)帶有電容(C{(FLY)})和(C{o})的單逆變器級(jí)組成，具體功能描述可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)（SLVS324）。

3. 設(shè)備系列差異

評(píng)估板詳細(xì)描述

1. 帶濾波器和后置調(diào)節(jié)器的逆變器

該應(yīng)用電路使用TPS6040x電荷泵生成負(fù)輸出電壓，通過(guò)R10和C16進(jìn)行濾波，再由TLV431并聯(lián)調(diào)節(jié)器穩(wěn)定輸出。輸出電壓(V{O})由電阻網(wǎng)絡(luò)R13/R12決定，計(jì)算公式為： [V{O}=-left(1+frac{R 13}{R 12}right) × V{ref }-R 13 × I{(ref) }] 其中，(V{ref })通常為1.24 V，(I(ref))是參考輸入電流，通常約為0.15 μA。電阻R10和R11要在最小輸入電壓(V{1})時(shí)為TLV431提供陰極電流(|I_{(K A, min )}| ≥0.08) mA。相關(guān)詳細(xì)信息可參考TLV431數(shù)據(jù)手冊(cè)（文獻(xiàn)編號(hào)SLVS139）。

2. 電壓倍壓器/逆變器

在雙輸出應(yīng)用中，TPS6040x的無(wú)負(fù)載輸出電壓(V{POS})是輸入電壓的兩倍。加載時(shí)，由于D20和D21的正向電壓，輸出電壓會(huì)下降。使用肖特基二極管可提高負(fù)載下的輸出電壓。(V{neg })是反相輸出，(V{NEG}=-V{IN})。輸入電流約為(V{POS})輸出電流的2倍加上(V{NEG})的輸出電流。

3. 倍壓逆變器

兩個(gè)TPS6040x設(shè)備串聯(lián)，可將1.8 V至5 V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為 - 3.6 V至 - 10 V的輸出電壓。電容C40、C41、C42和C44的額定電壓要根據(jù)輸入電壓確定，輸出電容的額定電壓至少為輸入電壓的兩倍。

4. 降壓電荷泵

該設(shè)備也可用于將輸入電壓降低一半，輸出電流是輸入電流的兩倍。要使逆變器以降壓配置運(yùn)行，只需交換逆變器的GND和OUT引腳。對(duì)于5 V至2.5 V的轉(zhuǎn)換，輸出電阻通常為15 Ω；輸入電壓為7 V時(shí)，輸出電阻約為8 Ω。

5. 評(píng)估板布局與設(shè)置

評(píng)估板的四個(gè)部分相互獨(dú)立，底層由四個(gè)獨(dú)立的GND平面組成，以增加靈活性。要使評(píng)估板正常運(yùn)行，需按以下步驟操作：

• 組裝測(cè)試應(yīng)用所需的組件，有時(shí)會(huì)添加不同尺寸的焊盤，以便使用1206或0805尺寸的組件。
• 在輸入（(V_{IN})）和地（GND）之間連接具有適當(dāng)電壓水平（1.8 V至5 V）的信號(hào)源（或電池組）。

電容選擇

為了獲得最大輸出電流和最佳性能，建議飛跨電容和輸出電容的最小值參考表2 - 3。對(duì)于較低的輸出電流或允許較高的輸出電壓紋波，也可以使用較小的電容。如果飛跨電容小于表中所列值，最大輸出電流會(huì)降低。陶瓷電容能使電荷泵達(dá)到最佳性能，為減少?gòu)膫鬏旊A段（飛跨電容充電）到向輸出電容傳輸電流時(shí)的尖峰，建議在輸入和輸出端使用陶瓷電容。鉭電容由于等效串聯(lián)電阻（ESR）過(guò)高，無(wú)法有效過(guò)濾這些尖峰，使用鉭電容作為輸入或輸出電容時(shí)，可并聯(lián)一個(gè)陶瓷電容以降低電壓尖峰。

總之，TPS60400EVM - 178評(píng)估模塊為我們?cè)u(píng)估TPS6040x電荷泵設(shè)備提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們要根據(jù)具體需求合理選擇應(yīng)用電路和電容，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。