深入解析TPS63010EVM-235評估模塊

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高效的電源管理芯片至關(guān)重要。今天我們就來詳細(xì)探討一下德州儀器（Texas Instruments）的TPS63010EVM-235評估模塊，它能幫助我們輕松評估和測試TPS63010單電感升降壓轉(zhuǎn)換器的性能。

文件下載：TPS63010EVM-235.pdf

一、TPS63010芯片簡介

TPS63010是一款采用20引腳WCSP封裝的高效單電感升降壓轉(zhuǎn)換器，有固定輸出電壓和可調(diào)輸出電壓兩種版本。TPS63010EVM-235使用的是可調(diào)版本，默認(rèn)設(shè)置輸出電壓為3.3V。該評估模塊在輸入電壓2V至5.5V的范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)全額定性能，但啟動(dòng)時(shí)輸入電壓至少為2.2V，啟動(dòng)后輸入電壓可降至2V。

性能規(guī)格

電路修改

該評估模塊的PCB設(shè)計(jì)兼容固定和可調(diào)版本的集成電路。若安裝固定版本，需將R1替換為0Ω電阻，R2開路。

• 可調(diào)輸出IC U1操作：U1配置用于評估可調(diào)輸出版本，設(shè)置輸出電壓為3.3V。通過電阻R1和R2可將輸出電壓設(shè)置在1.2V至5.5V之間，具體推薦值可參考數(shù)據(jù)手冊（SLVS653）。
• 固定輸出操作：若將U1替換為固定版本，同樣需將R1替換為0Ω電阻，R2位置開路。

二、評估模塊的設(shè)置與結(jié)果

輸入/輸出連接器和引腳說明

• J1 - VIN：J1 - 1是輸入電源到U1正輸入連接的正檢測（+S）引腳，J1 - 2是輸入電源到U1的正電壓連接（VIN）引腳，二者電氣相連。
• J2 - GND：J2 - 1是輸入電源到U1的返回電壓連接（GND）引腳，J2 - 2是輸入電源返回電壓連接的負(fù)檢測（-S）引腳，J2 - 1、J2 - 2、J4 - 1和J4 - 2電氣相連。
• J3 - VOUT：J3 - 1是到負(fù)載的正輸出連接的正檢測（+S）引腳，J3 - 2是正輸出連接（VOUT）引腳，二者電氣相連。
• J4 - GND：J4 - 1是返回輸出連接（GND）引腳，J4 - 2是到負(fù)載的返回輸出連接的正檢測（-S）引腳，與J2 - 1、J2 - 2電氣相連。
• JP1 - EN：使能功能控制跳線。短接JP1 - 1（EN）和中心引腳JP1 - 2（EN）開啟設(shè)備；短接JP1 - 3（DIS）和中心引腳JP1 - 2（EN）關(guān)閉設(shè)備。
• JP2 - PS：節(jié)能模式控制跳線。短接JP2 - 1（DIS）和中心引腳JP2 - 2（PS）關(guān)閉節(jié)能模式；短接JP2 - 3（EN）和中心引腳JP2 - 2（PS）開啟節(jié)能模式。
• JP3 - VSEL：電壓選擇模式控制跳線。用于在評估模塊配置為與TPS63011或TPS63012配合使用時(shí)設(shè)置高低電壓選項(xiàng)。
• JP4 - SYNC：同步模式控制和輸入跳線。短接JP4 - 3（DIS）和中心引腳JP4 - 2（SYNC）禁用外部同步；保持JP4開路以啟用同步功能控制，中心引腳JP4 - 2為同步輸入，用于與外部時(shí)鐘同步。

操作設(shè)置

操作評估模塊時(shí)，只需將輸入電源連接到相應(yīng)引腳，將負(fù)載連接到相應(yīng)引腳。最大推薦負(fù)載取決于輸入電源電壓，通常TPS63010在升壓模式（Vin > 2.4 V）下可提供800 mA電流，在降壓模式（Vin ≥ 3.6 V）下可提供1.2 A電流。推薦輸入電源電壓為2V至5.5V，設(shè)備啟動(dòng)時(shí)最小輸入電壓為2.2V，啟動(dòng)后輸入電壓可降至2V。

上電過程

設(shè)備啟用后開始工作，平均電流限制從初始的400 mA隨輸出電壓升高而上升。當(dāng)輸出電壓約為1.2V時(shí)，電流限制達(dá)到標(biāo)稱值。在此過程中會(huì)監(jiān)測輸出電壓，只有輸出電壓升高，開關(guān)電流才會(huì)增加。

輸出紋波

輸出紋波在2.4 MHz的開關(guān)頻率下產(chǎn)生，使用推薦的電感L和輸出電容C時(shí)，紋波較低。紋波幅度隨負(fù)載電流和輸入電壓變化。為準(zhǔn)確測量，應(yīng)將示波器探頭盡可能靠近輸出電容，并使用短接地引線，因?yàn)樽呔€和引線的電阻會(huì)增加輸出紋波，接地引線長度會(huì)增加開關(guān)尖峰的幅度。

效率

效率曲線顯示，在300 - 400 mA負(fù)載電流之間達(dá)到峰值效率。

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)調(diào)節(jié)良好，增加輸出電容可減少電壓過沖和下沖。

閉環(huán)響應(yīng)

給出了Vin = 5 V和Iout = 500 mA時(shí)的閉環(huán)響應(yīng)曲線。

三、評估模塊的布局

評估模塊的布局圖展示了其裝配層、頂層布線和底層布線，這些布局設(shè)計(jì)有助于優(yōu)化電路性能和減少干擾。

四、原理圖和物料清單

原理圖

提供了TPS63010EVM - 235的詳細(xì)原理圖，方便工程師進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)。

物料清單

注意事項(xiàng)

• 這些組件對靜電敏感，需采取靜電防護(hù)措施。
• 組件必須清潔，無焊劑和污染物，不允許使用免清洗焊劑。
• 組件必須符合IPC - A - 610 Class 2工藝標(biāo)準(zhǔn)。
• 帶星號（*）的參考標(biāo)識(shí)不能替換，其他組件可用等效制造商的組件替換。
• WCSP零件的最大放置壓力為30克。

五、重要注意事項(xiàng)

該評估模塊僅用于工程開發(fā)、演示或評估目的，并非面向普通消費(fèi)者的成品。使用時(shí)需注意輸入電壓范圍為3.6V至5.5V，輸出電流范圍為1000 mA，超出范圍可能導(dǎo)致意外操作或設(shè)備損壞。此外，正常運(yùn)行時(shí)部分電路組件外殼溫度可能超過50°C，操作時(shí)需注意避免燙傷。

總之，TPS63010EVM - 235評估模塊為工程師提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于評估TPS63010升降壓轉(zhuǎn)換器的性能。通過深入了解其特性和操作方法，工程師可以更好地將其應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。