TPS62233EVM - 574評估模塊:設(shè)計(jì)與使用指南
在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域,評估模塊對于工程師來說是驗(yàn)證和測試芯片性能的重要工具。今天我們就來詳細(xì)探討一下德州儀器(Texas Instruments)的TPS62233EVM - 574評估模塊。
文件下載:TPS62233EVM-574.pdf
一、評估模塊概述
| TPS62233EVM - 574評估模塊主要用于幫助設(shè)計(jì)師評估TPS6223x系列設(shè)備的運(yùn)行和性能。該系列設(shè)備是高效、超小型的降壓轉(zhuǎn)換器,開關(guān)頻率最高可達(dá)3 MHz。此評估模塊包含三個(gè)獨(dú)立的DC/DC轉(zhuǎn)換器,每個(gè)轉(zhuǎn)換器都有不同的默認(rèn)輸出電壓: | 轉(zhuǎn)換器 | 集成電路 | 輸出電壓 |
|---|---|---|---|
| U11 | TPS62233DRY | 3.0 V | |
| U21 | TPS622310DRY | 2.3 V | |
| U31 | TPS62237DRY | 3.3 V |
大家可能會(huì)好奇,這樣的輸出電壓配置能應(yīng)用在哪些場景呢?其實(shí),在很多對空間和效率要求較高的便攜式設(shè)備中,TPS6223x系列都能大顯身手,比如小型傳感器、可穿戴設(shè)備等。
二、評估模塊的設(shè)置
(一)輸入/輸出連接器說明
- VIN(J11、J21、J31):這是對應(yīng)轉(zhuǎn)換器的正輸入連接。在連接時(shí),要將輸入電源的引線絞合在一起,并盡量縮短長度,以減少電磁干擾(EMI)的傳輸。
- GND(J13、J23、J33):這是對應(yīng)轉(zhuǎn)換器輸入電源的返回連接。
- 輸入感測(J12、J22、J32):該連接通過獨(dú)立的走線連接到輸入電容器,用于監(jiān)測輸入電壓。
- VOUT(J14、J24、J34):這是對應(yīng)降壓電源輸出的正連接。
- GND(J16、J26、J36):這是對應(yīng)降壓電源輸出的負(fù)連接。
- 輸出感測(J15、J25、J35):該連接通過獨(dú)立的走線連接到輸出電容器,用于監(jiān)測輸出電壓。
- ENABLE(JP11、JP21、JP31):這個(gè)跳線通過集成電路的EN引腳來啟用或禁用轉(zhuǎn)換器。要將短路跳線從中心(EN)引腳連接到ON或OFF位置,千萬不要讓EN引腳處于浮空狀態(tài)。
- MODE(JP12、JP22、JP32):這個(gè)跳線用于選擇轉(zhuǎn)換器的工作模式。當(dāng)使用跳線將MODE引腳短接到ON引腳時(shí),轉(zhuǎn)換器工作在固定頻率、低噪聲的PWM模式;將MODE引腳和OFF引腳短接在一起時(shí),控制器可以使用節(jié)能(PFM)模式,以在低輸出電流時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率。
(二)轉(zhuǎn)換器配置
| 所有轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)輸入電壓范圍在2.05 V到6 V之間,但為了保持電壓調(diào)節(jié),輸入電壓必須高于輸出電壓,并且U31需要至少3.3 V的輸入電壓。根據(jù)輸出電流的不同,輸入電壓要求可能比輸出電壓高1 V,具體信息可參考數(shù)據(jù)手冊。輸入電壓電源和輸出的連接方式如下表所示: | 轉(zhuǎn)換器編號 | 輸出電壓 | 信號 | 連接 |
|---|---|---|---|---|
| U11 | 3 Vdc固定 | 正輸入電壓 | J11 | |
| 輸入電壓返回 | J13 | |||
| 正輸出電壓 | J14 | |||
| 輸出電壓返回 | J16 | |||
| U21 | 2.3 Vdc固定 | 正輸入電壓 | J21 | |
| 輸入電壓返回 | J23 | |||
| 正輸出電壓 | J24 | |||
| 輸出電壓返回 | J26 | |||
| U31 | 3.3 Vdc固定 | 正輸入電壓 | J31 | |
| 輸入電壓返回 | J33 | |||
| 正輸出電壓 | J34 | |||
| 輸出電壓返回 | J36 |
(三)操作
為了使轉(zhuǎn)換器正常工作,需要正確配置ENABLE跳線和MODE跳線。
- ENABLE跳線:通過短路塊將JPX1插頭設(shè)置為所需的配置。每個(gè)轉(zhuǎn)換器都有自己的插頭:U11對應(yīng)JP11,U21對應(yīng)JP21,U31對應(yīng)JP31。當(dāng)EN引腳拉低時(shí),轉(zhuǎn)換器關(guān)閉;當(dāng)EN引腳拉高時(shí),轉(zhuǎn)換器進(jìn)入工作模式。一定不要讓EN引腳浮空。
- MODE跳線:JPX2插頭控制設(shè)備的節(jié)能模式選項(xiàng)。該模式在輕負(fù)載時(shí)改變操作方式,在中高負(fù)載時(shí)沒有影響。設(shè)備可以在低噪聲、固定頻率的PWM模式或低功率時(shí)的高效節(jié)能PFM模式下工作。每個(gè)轉(zhuǎn)換器都有自己的模式插頭:U11對應(yīng)JP12,U21對應(yīng)JP22,U31對應(yīng)JP32。當(dāng)MODE引腳拉高時(shí),轉(zhuǎn)換器處于PWM模式;當(dāng)MODE引腳拉低時(shí),轉(zhuǎn)換器處于PFM模式。同樣,不要讓MODE引腳浮空。
(四)測試結(jié)果
評估模塊的性能與數(shù)據(jù)手冊中所示的性能一致,因?yàn)樗褂昧伺c數(shù)據(jù)手冊中表征時(shí)相同的電感器和類似的電容器。具體的典型特性可參考TPS6223x數(shù)據(jù)手冊的相關(guān)部分。
三、電路板布局
對于所有高頻開關(guān)模式電源來說,電路板布局至關(guān)重要。TPS62233EVM - 574印刷電路板的布局設(shè)計(jì)遵循了一些重要原則:
- 高開關(guān)頻率和電流的節(jié)點(diǎn)走線盡量縮短,以減少走線電感。
- TPS62233的高阻抗輸入(如Vout引腳)的走線由接地走線和平面屏蔽。
- 仔細(xì)考慮高頻電流回路的布線,并采用單點(diǎn)接地方案。
- 輸入和輸出電容器應(yīng)盡量靠近設(shè)備放置。同時(shí),提供了大的大容量輸入電容器(C13、C23和C33),以補(bǔ)償長輸入引線的阻抗。
這里大家可以思考一下,在實(shí)際設(shè)計(jì)中,如何更好地平衡電路板布局的各項(xiàng)原則,以達(dá)到最佳的性能呢?
四、原理圖和物料清單
(一)原理圖
評估模塊的原理圖展示了TPS62233/310/37EVM - 574的電路連接關(guān)系,這對于理解電路的工作原理和進(jìn)行故障排查非常有幫助。
(二)物料清單
| 數(shù)量 | 參考編號 | 值 | 描述 | 尺寸 | 零件編號 | 制造商 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 3 | C11,C21,C31 | 2.2 μF | 陶瓷電容器,6.3V,X5R,20% | 0402 | JMK105BJ225MV - F等 | Taiyo Yuden等 |
| 3 | C12,C22,C32 | 4.7 μF | 陶瓷電容器,6.3V,X5R,20% | 0402 | JMK105BJ475MV - F等 | Taiyo Yuden等 |
| 0 | C13, C23, C33 | 開路 | 陶瓷電容器 | 1210 | Std | Std |
| 3 | L11,L21,L31 | 1 μH | 貼片電感器 | 0805 | MDT2012 - CH1R0AN等 | TOKO等 |
| 1 | U11 | TPS62233DRY | 3MHz超小型降壓轉(zhuǎn)換器,3.0 V | SON | TPS62233DRY | TI |
| 1 | U21 | TPS622310DRY | 3MHz超小型降壓轉(zhuǎn)換器,2.3 V | SON | TPS622310DRY | TI |
| 1 | U31 | TPS62237DRY | 3MHz超小型降壓轉(zhuǎn)換器,3.3 V | SON | TPS62237DRY | TI |
五、相關(guān)文檔和注意事項(xiàng)
(一)相關(guān)文檔
可以參考TPS62233、TPS622310、TPS62237的3 MHz超小型降壓轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)手冊(SLVS941)獲取更多詳細(xì)信息。
(二)注意事項(xiàng)
- 該評估模塊僅用于實(shí)驗(yàn)室/開發(fā)環(huán)境中的初步可行性評估,不是成品電氣設(shè)備,不適合消費(fèi)者使用。
- 用戶需要對產(chǎn)品的安全和合規(guī)性負(fù)責(zé),確保符合所有相關(guān)法律法規(guī)和監(jiān)管要求。
- 操作評估模塊時(shí)要在德州儀器推薦的規(guī)格和環(huán)境條件范圍內(nèi)進(jìn)行,超出規(guī)定的額定值可能會(huì)導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失、人身傷害或死亡。
- 如果要將組件用于安全關(guān)鍵或生命關(guān)鍵應(yīng)用,必須特別通知德州儀器并簽訂單獨(dú)的保證和賠償協(xié)議。
總之,TPS62233EVM - 574評估模塊為工程師提供了一個(gè)方便的平臺(tái)來評估TPS6223x系列設(shè)備的性能。在使用過程中,嚴(yán)格按照指南進(jìn)行操作和設(shè)計(jì),才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢?歡迎在評論區(qū)分享交流。
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