探索 TPS6030x EVM-170 單電池電荷泵評(píng)估模塊

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，評(píng)估模塊是工程師們驗(yàn)證和測(cè)試新設(shè)備性能的重要工具。今天，我們就來(lái)深入了解一下德州儀器（TI）的 TPS6030x EVM - 170 單電池電荷泵評(píng)估模塊。

文件下載：TPS60302EVM-170.pdf

重要注意事項(xiàng)

在開始使用之前，有必要了解 TI 對(duì)于產(chǎn)品的相關(guān)規(guī)定。TI 保留對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行更改或停產(chǎn)的權(quán)利，并且建議客戶在下單前獲取最新的相關(guān)信息，以確保所依賴的信息是最新且完整的。TI 按照標(biāo)準(zhǔn)保修對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行擔(dān)保，但并非對(duì)每個(gè)設(shè)備的所有參數(shù)都進(jìn)行具體測(cè)試，除非政府有相關(guān)要求。客戶需要對(duì)使用 TI 組件的應(yīng)用負(fù)責(zé)，并提供足夠的設(shè)計(jì)和操作保障措施，以降低應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。此外，TI 不承擔(dān)應(yīng)用協(xié)助或客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)的責(zé)任，也不保證授予任何專利、版權(quán)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)許可。對(duì) TI 數(shù)據(jù)手冊(cè)信息的復(fù)制必須保持原樣，并附帶所有相關(guān)的保修、條件、限制和通知，否則將使相關(guān)產(chǎn)品或服務(wù)的保修無(wú)效。

評(píng)估模塊概述

TPS6030x EVM - 170 評(píng)估模塊用于評(píng)估 TI 的 TPS60300 至 TPS60303 電荷泵設(shè)備。使用這個(gè)評(píng)估模塊，只需一個(gè)直流電壓源，就可以評(píng)估設(shè)備的各種模式和性能。而且，電荷泵電路的布局至關(guān)重要，該評(píng)估模塊的布局類似于電感式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的布局，其建議的布局可以作為參考設(shè)計(jì)，幫助工程師減少設(shè)計(jì)時(shí)間。

TPS6030x 設(shè)備基本操作

TPS6030x 系列電荷泵可工作在三倍或四倍模式。它由一個(gè)帶有電容 (C{FLY 1}) 和 (C{OUT1 }) 的非調(diào)節(jié)倍壓器級(jí)組成，其輸出電壓可在 OUT1 處找到。OUT1 處的電壓內(nèi)部連接到一個(gè)工作在 ×1.5 或 ×2 模式的調(diào)節(jié)電荷泵的輸入，最終在 OUT2 處提供 3.3V（TPS60300 和 TPS60302）或 3V（TPS60301 和 TPS60303）的輸出電壓。這些設(shè)備在調(diào)節(jié)輸出（OUT2）的最大輸出電流為 20 mA，當(dāng) OUT2 無(wú)負(fù)載時(shí)，非調(diào)節(jié)輸出（OUT1）可提供高達(dá) 40 mA 的電流。在評(píng)估模塊中，使用的是具有 3.3V 輸出電壓和推挽式電源良好輸出的 TPS60302。

評(píng)估模塊詳細(xì)描述

原理圖

評(píng)估模塊的原理圖中，板上為所有必要信號(hào)設(shè)置了單引腳連接器。要操作該板，需在 VIN 和 GND 之間連接一個(gè)具有適當(dāng)電壓水平的電源。為確保設(shè)備在沒(méi)有信號(hào)施加到 EN 引腳時(shí)能夠啟動(dòng)，在 EN 處添加了上拉電阻。將 EN 連接到 GND 可禁用設(shè)備，此時(shí) IC 的電源電流會(huì)降至 0.05 μA。不過(guò)要注意，在低電流模式下操作時(shí)，上拉電阻 R1 和 R2 消耗的電流可能比設(shè)備本身還多，需要將這些電阻移除。此外，還添加了一些額外的 GND 引腳以方便使用。電容 C6 至 C11 采用 1206 尺寸的 SMD 封裝，這些部件并非操作所必需，僅用于測(cè)試目的，可作為測(cè)試點(diǎn)或通過(guò)并聯(lián)另一個(gè)電容來(lái)輕松增加電容值。

布局

評(píng)估模塊的組件僅放置在板的頂層，尺寸為 (42.0 × 33.0 mm^{2})（(1386 mm^{2})），遠(yuǎn)大于 IC 和其電容所需的空間。IC 和電容在評(píng)估模塊上所需的總空間僅約為 (8 mm × 10 mm = 80 mm^{2})。電容的選擇并非為了節(jié)省空間，而是為了優(yōu)化性能。如果需要，可以使用更小的電容來(lái)優(yōu)化布局以減少板空間。在評(píng)估模塊上，由于在 (C{IN})、(C{OUT }) 和 (C_{FLY}) 旁邊添加了 1206 尺寸的焊盤，因此也可以焊接其他電容。底層信號(hào)為接地信號(hào)（GND），為了獲得良好的性能，整個(gè)底層是一個(gè) GND 平面，僅被一些過(guò)孔打斷。

評(píng)估模塊設(shè)置

為了使評(píng)估模塊正常運(yùn)行，需要按照以下步驟進(jìn)行設(shè)置：

1. 連接負(fù)載：在 GND 和 OUT2 之間連接負(fù)載。對(duì)于 TPS60300 和 TPS60302，當(dāng) (VIN ≥ 1.1 V) 時(shí)，負(fù)載電阻應(yīng) (> 165 Omega) 或電流為 0 mA 至 20 mA；當(dāng) (VIN ≥ 1 V)（啟動(dòng)期間）時(shí)，負(fù)載電阻應(yīng) (> 330 Omega) 或電流為 0 mA 至 10 mA。對(duì)于 TPS60301 和 TPS60303，當(dāng) (VIN ≥ 1.1 V) 時(shí)，負(fù)載電阻應(yīng) (> 150 Omega) 或電流為 0 mA 至 20 mA；當(dāng) (VIN ≥ 1 V)（啟動(dòng)期間）時(shí)，負(fù)載電阻應(yīng) (> 300 Omega) 或電流為 0 mA 至 10 mA。
2. 連接電源：在輸入（VIN）和地（GND）之間連接一個(gè)具有適當(dāng)電壓（0.9 V 至 1.8 V）的信號(hào)源（或電池組）。EN 處的上拉電阻確保設(shè)備立即啟動(dòng)，將 EN 連接到 GND 可禁用設(shè)備。需要注意的是，在啟動(dòng)期間，OUT1 的負(fù)載不應(yīng)超過(guò) 1 mA。

物料清單

電容選擇和測(cè)量

這部分內(nèi)容主要涉及電容的選擇和測(cè)量，但文檔中未詳細(xì)給出具體的選擇和測(cè)量方法。不過(guò)，電容的選擇對(duì)于電荷泵的性能至關(guān)重要，不同的應(yīng)用場(chǎng)景可能需要不同類型和值的電容。工程師們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)具體需求進(jìn)行電容的選擇和測(cè)量，以確保電荷泵能夠穩(wěn)定、高效地工作。

通過(guò)對(duì) TPS6030x EVM - 170 單電池電荷泵評(píng)估模塊的了解，我們可以看到它為工程師們提供了一個(gè)方便、有效的工具來(lái)評(píng)估 TPS6030x 電荷泵設(shè)備的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)評(píng)估模塊的特點(diǎn)和要求，結(jié)合具體的設(shè)計(jì)需求，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。你在使用類似評(píng)估模塊時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。