TPS61086EVM - 526 評(píng)估模塊：高效 DC - DC 轉(zhuǎn)換解決方案

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，DC - DC 轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)電源高效轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵組件。今天，我們來深入探討德州儀器（Texas Instruments）的 TPS61086EVM - 526 評(píng)估模塊，它為工程師們提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估和開發(fā)基于 TPS61086 芯片的電源解決方案。

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一、TPS61086 芯片簡(jiǎn)介

TPS61086 是一款高頻、高效的 DC - DC 轉(zhuǎn)換器，集成了一個(gè) 2A、0.13Ω 的功率開關(guān)，能夠提供高達(dá) 18.5V 的輸出電壓。其 1.2MHz 的開關(guān)頻率允許使用小型外部電感和電容，同時(shí)提供快速的瞬態(tài)響應(yīng)。外部補(bǔ)償功能則可以根據(jù)具體應(yīng)用條件進(jìn)行優(yōu)化，連接到軟啟動(dòng)引腳的電容可在啟動(dòng)時(shí)最小化浪涌電流。

二、TPS61086EVM - 526 評(píng)估模塊概述

1. 描述

TPS61086EVM - 526 設(shè)計(jì)用于在全輸入電壓范圍內(nèi)工作，可產(chǎn)生 12V 的輸出電壓。通過改變反饋電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)，可以調(diào)整輸出電壓。外部補(bǔ)償針對(duì)不同的電感和電容組合進(jìn)行了優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最大穩(wěn)定性。如果瞬態(tài)響應(yīng)不夠快，可以參考用戶指南中的相關(guān)章節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。

2. 應(yīng)用場(chǎng)景

該評(píng)估模塊適用于多種應(yīng)用，包括手持設(shè)備（如 GPS 接收器、數(shù)碼相機(jī)）、便攜式應(yīng)用（如 DSL 調(diào)制解調(diào)器、PCMCIA 卡）以及 TFT LCD 偏置電源等。

3. 特性

• 輸入范圍：2.3V 至 6V
• 輸出電壓：固定 12V，可通過改變電阻進(jìn)行調(diào)整（可能需要調(diào)整補(bǔ)償）
• 節(jié)能模式：可選
• 軟啟動(dòng)：可通過改變電容進(jìn)行調(diào)整
• 熱關(guān)斷：具有自動(dòng)恢復(fù)功能
• 開關(guān)頻率：1.2MHz
• PCB 設(shè)計(jì)：雙面、兩層有源層 PCB，所有組件位于頂層，有源轉(zhuǎn)換器面積約為 260 (mm^{2})

三、電氣和性能規(guī)格

1. 輸入特性

• 輸入電壓（VIN）：范圍為 2.3V 至 6V
• 輸入電流（IIN）：在 VIN = 3.3V、IOUT = 300mA、PWM 模式下，典型值為 1.65A，最大值為 1.8A
• 無負(fù)載輸入電流：在 VIN = 3.3V、IOUT = 0A、PFM 模式下，典型值為 0.8mA，最大值為 2mA

2. 輸出特性

• 輸出電壓（VS）：在 VIN = 3.3V、IOUT = 100mA、PWM 模式下，范圍為 11.7V 至 12.3V
• 線路調(diào)節(jié)：在 VIN 從 2.3V 到 6V、IOUT = 100mA、PWM 模式下，典型值為 15mV，最大值為 25mV
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：在 IOUT 從 100mA 到 300mA、VIN = 3.3V、PWM 模式下，典型值為 3mV，最大值為 10mV
• 輸出電壓紋波：PFM 模式下，VIN = 3.3V、IOUT = 4mA 時(shí)，典型值為 60mV PP；PWM 模式下，VIN = 3.3V、IOUT = 300mA 時(shí)，典型值為 20mV PP

3. 系統(tǒng)特性

• 開關(guān)頻率（fSW）：1.2MHz 至 1.5MHz
• 峰值效率（ηpk）：VIN = 3.3V 時(shí)，為 86%

四、連接器和測(cè)試點(diǎn)說明

1. 輸入連接器

• J1 - VIN：輸入電源的正連接，電源應(yīng)連接在 J1 和 J3（GND）之間，輸入電壓需在 2.3V 至 6V 之間。
• J2 - 輸入感測(cè)連接器：未焊接，預(yù)留用于直接在輸入電容上測(cè)量輸入電壓，可連接 4 線電源和感測(cè)電源。
• J3 - GND：輸入電源的返回連接，與 J1 配合使用。

2. 輸出連接器

• J4 - VOUT：輸出電壓的正連接，負(fù)載應(yīng)連接在 J4 和 J6（GND）之間。
• J5 - 輸出感測(cè)連接器：未焊接，預(yù)留用于直接在輸出電容上測(cè)量輸出電壓。
• J6 - GND：輸出電壓的返回連接。

3. 跳線

• J7 - 使能跳線：跨接引腳 1 和 2 可將 EN 引腳連接到 VIN，啟用設(shè)備；跨接引腳 2 和 3 可將 EN 引腳連接到 GND，禁用設(shè)備。
• J8 - 模式跳線：中間引腳連接到集成電路（IC）的 MODE 引腳?？缃右_ 1 和 2 可將 MODE 引腳連接到 VIN，強(qiáng)制 IC 進(jìn)入 PWM 模式，該模式下 IC 以固定頻率運(yùn)行，可最小化整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的輸出電壓紋波；跨接引腳 2 和 3 可將 MODE 引腳連接到 GND，啟用節(jié)能模式，適用于低負(fù)載電流情況，當(dāng)輸出電壓高于標(biāo)稱值時(shí)，可通過關(guān)閉開關(guān)動(dòng)作來最大化轉(zhuǎn)換器的效率。

五、測(cè)試設(shè)置

1. EVM 操作

用戶需在 2.3V 至 6V 之間設(shè)置輸入電源，并將其連接到 J1 和 J3 之間，絕對(duì)最大輸入電壓為 7V。用戶可以在 J4 和 J6 之間連接負(fù)載電阻，通過在 J7 的引腳 1 和 2 之間連接跳線來啟用設(shè)備，并在 J8 上設(shè)置使用的模式。

2. 補(bǔ)償 - COMP

調(diào)節(jié)器環(huán)路可以通過調(diào)整連接到 COMP 引腳的外部組件進(jìn)行補(bǔ)償。COMP 引腳是內(nèi)部跨導(dǎo)誤差放大器的輸出。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)值 (R{COMP } = 16kΩ) 和 (C{COMP } = 2.7nF) 適用。也可以使用以下公式計(jì)算 (R{COMP }) 和 (C{COMP })： [R{COMP}=frac{110 × V{IN} × V{S} × C{OUT}}{L × I{OUT}}] [C{COMP}=frac{V{S} × C{OUT}}{7.5 × I{OUT} × R{COMP}}] 同時(shí)要確保 (R{COMP } < 120kΩ) 且 (C{COMP } > 820pF)。用戶可以參考推薦的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)值表，根據(jù)不同的電感、輸入和輸出電壓來選擇合適的 (R{COMP }) 和 (C{COMP }) 值，以獲得更好的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

六、組裝圖紙和布局

TPS61086EVM - 526 的印刷電路板（PCB）采用兩層、35μm（1oz）覆銅板設(shè)計(jì)，尺寸為 6.1cm × 4.2cm。所有組件位于頂層，頂層和底層的有源走線方便用戶在實(shí)際的雙面應(yīng)用中輕松查看、探測(cè)和評(píng)估 TPS61086 控制 IC。對(duì)于空間受限的系統(tǒng)，可以將組件移動(dòng)到 PCB 的兩側(cè)或使用額外的內(nèi)部層來進(jìn)一步減小尺寸。

七、物料清單

物料清單詳細(xì)列出了評(píng)估模塊的組件，包括電容、二極管、電感、電阻和集成電路等，為工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了明確的參考。

八、重要注意事項(xiàng)

1. 適用范圍

該評(píng)估模塊僅用于工程開發(fā)、演示或評(píng)估目的，并非適合一般消費(fèi)者使用的成品。用戶在操作前應(yīng)閱讀用戶指南，特別是其中的警告和限制說明，了解溫度和電壓等重要安全信息。

2. 輸入輸出范圍

必須在 2.5V 至 6V 的輸入電壓范圍和 12V 的固定輸出電壓下操作該 EVM，超出指定范圍可能導(dǎo)致意外操作和/或不可逆損壞。

3. 溫度問題

在正常操作期間，某些電路組件的外殼溫度可能會(huì)超過 85°C，只要保持輸入和輸出范圍，EVM 設(shè)計(jì)允許某些組件在高于 125°C 的溫度下正常工作。在操作過程中，靠近這些組件放置測(cè)量探頭時(shí)，要注意它們可能會(huì)很燙。

總之，TPS61086EVM - 526 評(píng)估模塊為電子工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于評(píng)估和開發(fā)基于 TPS61086 芯片的電源解決方案。通過了解其特性、規(guī)格和操作方法，工程師們可以更好地利用該模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以滿足不同應(yīng)用的需求。你在使用類似評(píng)估模塊時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。