TPS6021x評(píng)估模塊使用指南：低功耗電荷泵的評(píng)估利器

前言

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，電荷泵技術(shù)憑借其高效、低功耗等優(yōu)勢(shì)，在眾多應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。德州儀器（TI）的TPS6021x系列電荷泵就是其中的佼佼者。今天，我們就來詳細(xì)了解一下TPS6021x評(píng)估模塊（EVM），以及如何利用它來評(píng)估TPS6021x系列電荷泵的性能。

文件下載：TPS60210EVM-167.pdf

評(píng)估模塊簡介

TPS60210EVM - 167評(píng)估模塊主要用于評(píng)估TPS60210這款受調(diào)節(jié)的低紋波電荷泵DC/DC轉(zhuǎn)換器的性能。該評(píng)估模塊采用14引腳雙列直插式封裝，電路板為單層板，其設(shè)計(jì)在性能和空間利用上達(dá)到了優(yōu)化。

TPS60210電荷泵特性

• 電壓轉(zhuǎn)換：TPS60210是一款受調(diào)節(jié)的電壓倍增器，能在1.8 - 3.6V的輸入電壓（VI）下提供3.3V的輸出電壓（VO）。當(dāng)輸入電壓為2.0V或更高時(shí)，輸出電流（IO）最小為100mA。
• 休眠模式：對(duì)于輸出電流低于2mA的情況，器件可工作在休眠模式（(overline{SNOOZE}=0)）。在該模式下，靜態(tài)電流會(huì)大幅降低，輸出電壓(V{O})被調(diào)節(jié)在3.3V ±6%。通過在(V{O})足夠高時(shí)禁用大部分內(nèi)部電路來實(shí)現(xiàn)低靜態(tài)電流，當(dāng)(V{O})下降時(shí)，器件會(huì)短暫進(jìn)入正常模式以提升(V{O})，然后再次禁用內(nèi)部電路，使靜態(tài)電流典型值僅為2μA。若器件被編程為休眠模式且輸出電流(I{O})增加到超過2mA，器件將進(jìn)入啟動(dòng)模式以提升(V{O})。
• 低電池檢測(cè)：TPS60210具備低電池檢測(cè)器（LBI輸入和LBO輸出）。LBI輸入的觸發(fā)電壓典型值為1.18V，可通過外部電阻分壓器將其編程為適用于特定應(yīng)用的觸發(fā)電壓。在評(píng)估模塊上，LBI輸入的電阻分壓器連接到(V{I})，觸發(fā)電壓通常設(shè)置為2.0V。LBO輸出為開漏輸出，只要LBI處的電壓高于觸發(fā)電壓，就處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。評(píng)估模塊上添加了一個(gè)1MΩ上拉電阻到(V{O})，以便在LBI處電壓高于觸發(fā)電壓時(shí)獲得一個(gè)確定的高信號(hào)。

評(píng)估模塊的物理數(shù)據(jù)與設(shè)置

原理圖

評(píng)估模塊的原理圖如圖2 - 1所示，僅使用了X5R或X7R材質(zhì)的陶瓷電容。表2 - 1列出了TPS60210EVM - 167的物料清單。其中，R1和R2用于調(diào)整LBI輸入的電壓以進(jìn)行低電池檢測(cè)，C5作為LBI輸入電壓的濾波電容。LBO輸出需要一個(gè)外部上拉電阻（R3），推薦值在100kΩ到1MΩ之間。R4是SNOOZE引腳的上拉電阻，使器件工作在正常模式。當(dāng)器件處于休眠模式時(shí)，需要注意LBI和SNOOZE電阻（R1、R2和R4）消耗的電流比器件本身還大，測(cè)量低靜態(tài)電流時(shí)需移除這三個(gè)電阻。此外，器件可以使用內(nèi)部振蕩器工作，也可與外部振蕩器信號(hào)同步，將SNOOZE引腳連接到外部時(shí)鐘信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)同步。

布局

評(píng)估模塊的組件和所有信號(hào)都僅放置在PC板的頂層。評(píng)估模塊設(shè)計(jì)為可適配14引腳雙列直插式插座，但并非所有14個(gè)引腳都被使用，只有引腳1 - 3、7、8和12 - 14被連接，表2 - 2展示了雙列直插引腳號(hào)與板上器件連接信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

設(shè)置步驟

1. 連接負(fù)載：根據(jù)輸入電壓的不同，選擇合適的負(fù)載電阻。當(dāng)(2.0V ≤ V{I} ≤ 3.6V)時(shí)，負(fù)載電阻應(yīng)大于33Ω，負(fù)載電流范圍為0mA到100mA；當(dāng)(1.8V ≤ V{I} < 2V)時(shí)，負(fù)載電阻應(yīng)大于66Ω，負(fù)載電流范圍為0mA到50mA；當(dāng)(1.6V ≤ V_{I} ≤ 1.8V)時(shí)，負(fù)載電阻應(yīng)大于132Ω，負(fù)載電流范圍為0mA到25mA。注意，啟動(dòng)時(shí)應(yīng)僅使用電阻性負(fù)載，而不是電流吸收器。
2. 連接電源：將直流電源（或電池組）連接到輸入（IN）和地（GND）之間，輸入電壓范圍為(1.6V ≤ V_{I} ≤ 3.6V)。

評(píng)估信息

模式操作

由于評(píng)估模塊SNOOZE引腳處的上拉電阻R4，TPS60210默認(rèn)處于啟用狀態(tài)。若要使器件工作在休眠模式，需將評(píng)估模塊的SNOOZE引腳接地。通過將400kHz到800kHz的時(shí)鐘信號(hào)連接到評(píng)估模塊的SNOOZE引腳，可使器件與外部時(shí)鐘同步，但同步時(shí)不能使用休眠模式。

低電池檢測(cè)測(cè)試

要測(cè)試低電池檢測(cè)器的功能，可將輸入電壓降低到2V以下，LBO將從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健Ｈ粜枰{(diào)整觸發(fā)電壓，可通過更換LBI電阻分壓器中的電阻來實(shí)現(xiàn)，具體電阻值可參考TPS6021x數(shù)據(jù)手冊(cè)（文獻(xiàn)編號(hào)SLVS296）。

電容評(píng)估

評(píng)估模塊還可用于評(píng)估不同的電容。TPS6021x數(shù)據(jù)手冊(cè)（文獻(xiàn)編號(hào)SLVS296）中提供了一個(gè)電容選擇列表，包含了測(cè)量的輸出紋波電壓。

注意事項(xiàng)

不要讓器件長時(shí)間在最大輸入電壓、最大輸出電流和最大環(huán)境溫度下工作，因?yàn)楣目赡軙?huì)使器件過熱并損壞。不過，在電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，這通常不是問題。更多細(xì)節(jié)可參考TPS6021x數(shù)據(jù)手冊(cè)的應(yīng)用部分。

綜上所述，TPS6021x評(píng)估模塊為電子工程師提供了一個(gè)方便、高效的平臺(tái)，用于評(píng)估TPS6021x系列電荷泵的性能。通過合理設(shè)置和操作評(píng)估模塊，我們可以更好地了解電荷泵的特性，為實(shí)際應(yīng)用提供有力的支持。大家在使用評(píng)估模塊的過程中，有沒有遇到什么有趣的問題或者發(fā)現(xiàn)一些獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享！