德州儀器TPS65286 PMIC:設(shè)計與應(yīng)用指南
一、引言
在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域,德州儀器(TI)的產(chǎn)品一直以高性能和可靠性著稱。今天我們要深入探討的是TI的TPS65286 PMIC,它是一款具有4.5V至28V輸入電壓、6A輸出電流的雙電源分配開關(guān)同步降壓調(diào)節(jié)器。本文將圍繞該PMIC的背景、原理圖、電路板布局、測試條件、上電程序以及物料清單等方面進行詳細(xì)介紹。
文件下載:TPS65286EVM-623.pdf
二、TPS65286 PMIC背景
TPS65286 PMIC旨在提供6A的連續(xù)輸出,工作范圍為4.5V至28V,內(nèi)部開關(guān)頻率為500kHz,并具備自動PFM/PWM操作功能。此外,該設(shè)備還擁有兩個電源分配開關(guān)。
| 對于評估模塊(EVM),其性能規(guī)格總結(jié)如下表所示: | EVM | TEST CONDITIONS | OUTPUT CURRENT RANGE |
|---|---|---|---|
| VIN = 4.5V to 28V f SW = 500kHz | Buck, 5V, 6A (25°C ambient) | ||
| TPS65286EVM | SW_IN1 = SW_IN2 = 5V | SW_OUT1 = SW_OUT2 = 5V, ISW_OUT1 = ISW_OUT2 = 1.2A |
這個評估模塊為我們提供了訪問TPS65286功能的途徑。如果需要測試不同輸入和輸出電壓、電流以及頻率下的性能,可以對該模塊進行一些修改。在進行這些操作時,建議聯(lián)系TI現(xiàn)場應(yīng)用團隊獲取專業(yè)建議。
三、原理圖設(shè)計
原理圖中的電阻和電容值是根據(jù)TPS65286規(guī)格書中的指南選擇的。需要注意的是,為了進行增益 - 相位測量,EVM上的R11(零歐姆)需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)置要求,用合適的低阻值電阻替換。同時,電阻兩端提供了測試點連接,方便進行測量。
四、電路板布局
4.1 EVM布局
電路板布局包括頂層、中間(第二層)、中間(第三層)和底層。合理的布局對于電源管理模塊的性能至關(guān)重要,不同層的設(shè)計有助于減少干擾和提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
五、測試條件設(shè)置
5.1 接頭描述和跳線放置
| No. | Function | LOC | Placement | Comment |
|---|---|---|---|---|
| JP1 | SW_IN2 to SW_IN1 | N | SW_IN1 pull to SW_IN2 | Fit according to test requirement |
| JP2 | Swtich1 enable (EN_SW1) | W | For automatic start-up fit jumper to SW_IN1. To disable SWITCH fit jumper to GND. | Fit according to test requirement |
| JP3 | Swtich2 enable (EN_SW2) | W | For automatic start-up fit jumper to SW_IN2. To disable SWITCH fit jumper to GND. | Fit according to test requirement |
| JP8 | BUCK enable (EN) | W | For immediate start-up fit jumper to V3V. For sequencing do not fit jumper. To disable converter fit jumper to GND. | Fit according to test requirement |
| JP5 | Forced PWM (F_PWM) | W | For forced PWM operation fit jumper to V7V. For automatic PFM/PWM operation fit jumper to GND. | Do not leave this header open. Use a jumper to set either forced PWM mode or automatic PFM/PWM mode. |
| JP6 | SS to external capacitor | W | SS pin connect to external capacitor | Fit according to test requirement |
| JP7 | VOUT to SW_IN2 | N | SW_IN2 pull to VOUT | Fit according to test requirement |
5.2 測試點和放置
| TP | Name | Signal | Color |
|---|---|---|---|
| TP1 | VIN | VIN | White |
| TP2 | SYNC | Clock synchronization | White |
| TP3 | SW_OUT2 | Power switch2 output | White |
| TP4 | SW_OUT1 | Power switch1 output | White |
| TP5 | nFAULT1 | Power switch1 nFAULT signal indicator | White |
| TP6 | nFAULT2 | Power switch2 nFAULT signal indicator | White |
| TP7 | SW_IN1 | Power switch1 input | White |
| TP8 | SW_IN2 | Power switch2 input | White |
| TP9 | VOUT | Output voltage Buck1 | White |
| TP10 | GND | GND | Black |
| TP11 | GND | GND | Black |
| TP12 | GND | GND | Black |
| TP13 | GND | GND | Black |
| TP14 | GND | GND | Blue |
這些測試點的設(shè)置方便了我們對電路進行測量和調(diào)試,工程師們可以根據(jù)實際需求進行操作。
六、上電程序
- 通過將跳線連接到JP9,或者將外部驅(qū)動信號連接到ENx接頭,來定義要啟用或禁用的轉(zhuǎn)換器。
- 確定啟用USB開關(guān)的策略,可以使用跳線或外部驅(qū)動信號連接到USBENx引腳。
- 如果需要nFAULTx信號,連接JP1和JP2跳線,或者將報警引腳連接到上拉電源。
- 將負(fù)載連接到輸出連接器。
- 向接頭J1施加直流電壓,注意絲印上標(biāo)記的極性。
- 為USB開關(guān)供電,向J4和J6施加直流電壓,使用JP4和JP5啟用開關(guān),并檢查輸出。
七、物料清單
| Qty | Designator | Value | Footprint | Description | Comment |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | C1 | 100pF | 603 | CAP CERAMIC 100pF 25V X7R 0603 | DNI |
| 2 | C21, C23 | 47nF | 603 | CAP CERAMIC 47pF 25V X7R 0603 | |
| 1 | C9 | 4.7nF | 603 | CAP CERAMIC 4.7nF 25V X7R 0603 | |
| 1 | C2 | 2.2nF | 603 | CAP CERAMIC 2.2nF 25V X7R 0603 | |
| 4 | C181, C182, C183, C184 | 22uF | 1206 | CAP CERAMIC 22uF 16V X7R 1206 | |
| 1 | C12 | 47pF | 603 | CAP CERAMIC 47pF 25V X7R 0603 | |
| 2 | C10, C11 | 10uF | 1206 | CAP CERAMIC 10uF 25V X7R 1206 | |
| 1 | C6 | 22uF | 1206 | CAP CERAMIC 22uF 35V X7R 1206 | |
| 3 | C7, C16, C17 | 1uF | 603 | CAP CERAMIC 1uF 25V X7R 0603 | |
| 6 | J1, J2, J3, J4, J5, J6 | ED555/2DS | TERMINAL BLOCK 3.5MM 2POS PCB | ||
| 4 | JP4, JP5, JP8, JP9 | 3 PIN | JMP0.3 | CONN HEADER 50POS 0.100" SGL GOLD | |
| 3 | JP16, JP23, JP3 | 2 PIN | JMP0.2 | CONN HEADER 50POS 0.100" SGL GOLD | |
| 1 | L1 | 4.7uH | IND4 | Bourns power inductor | |
| 1 | R9 | 499K | 603 | RES 499K OHM 1/10W 5% 0603 SMD | |
| 2 | R4, R5 | 100K | 603 | RES 100K OHM 1/10W 5% 0603 SMD | |
| 1 | R2 | 10K | 603 | RES 10K OHM 1/10W 5% 0603 SMD | |
| 2 | R26, R27 | 20K | 603 | RES 20K OHM 1/10W 5% 0603 SMD | |
| 3 | R11, R21, R25 | 0 | 603 | RES 0 OHM 1/10W 1% 0603 SMD | |
| 1 | R12 | 39K | 603 | RES 39K OHM 1/10W 1% 0603 SMD | |
| 1 | R13 | 5.3K | 603 | RES 5.3K OHM 1/10W 1% 0603 SMD | |
| 9 | TP1, TP2, TP3, TP4, TP5, TP6, TP7, TP8, TP14 | Test Point White | TP | Glass Beaded Test Point | |
| 5 | TP9, TP10, TP11, TP12, TP13, | Test Point Black | TP | Glass Beaded Test Point | |
| 1 | U1 | TPS65286 | QFN-28 |
這份物料清單詳細(xì)列出了設(shè)計TPS65286 PMIC電路所需的各種元件,工程師們在采購和組裝時可以參考。
八、注意事項
在使用評估模塊(EVM)時,需要注意以下幾點:
- EVM僅用于實驗室和開發(fā)環(huán)境的可行性評估,除非是FCC認(rèn)證的面向愛好者的EVM。
- EVM不是成品,不適合普通消費者使用,應(yīng)由熟悉電氣機械組件危險和應(yīng)用風(fēng)險的專業(yè)電子專家操作。
- 不得將EVM用作成品的一部分。
- 某些EVM可能不是由TI設(shè)計或制造的。
- 在操作EVM之前,必須閱讀用戶指南和所有相關(guān)文檔,注意其中的安全信息。
- 用戶需對EVM的正確和安全操作負(fù)責(zé)。
- 如果EVM不符合規(guī)格,可在交付后30天內(nèi)退還以獲得全額退款。
- TI不承擔(dān)EVM應(yīng)用協(xié)助、客戶產(chǎn)品設(shè)計、軟件性能或?qū)@謾?quán)等方面的責(zé)任。
- 用戶需自行確定EVM是否符合相關(guān)法律法規(guī),并確保操作安全。
- 用戶要負(fù)責(zé)EVM的正確處置和回收。
此外,對于涉及射頻法規(guī)的EVM,不同情況有不同的合規(guī)要求,如在美國、加拿大、日本等國家使用時,需要遵循相應(yīng)的規(guī)定。
總之,TPS65286 PMIC為電子工程師提供了一個強大的電源管理解決方案。通過了解其設(shè)計原理、測試條件和注意事項,工程師們可以更好地應(yīng)用該產(chǎn)品,設(shè)計出高性能、可靠的電子設(shè)備。你在使用類似電源管理模塊時遇到過哪些問題呢?歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。
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