深入解析TPS43331EVM评估模块：设计与应用指南

在电子设计领域，评估模块是工程师快速了解和验证芯片性能的重要工具。今天，我们就来深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的TPS43331EVM评估模块，看看它如何助力工程师评估TPS43331开关模式电源多输出电压调节器的性能。

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1. 评估模块简介

TPS43331EVM评估模块旨在帮助设计师评估TPS43331开关模式电源多输出电压调节器的工作和性能。该模块中的核心芯片U4为TPS43331QDAPRQ1，采用DAP - 38封装。

2. 模块设置

2.1 输入/输出连接器说明

该评估模块有多个输入/输出连接器，每个连接器都有特定的功能：

• J1：作为EVM的电源输入端子，提供电源（VIN）和接地（GND）连接。
• J2：是TPS43331备用线性调节器的输出端子，提供电源（VSTBY）和接地（GND）连接。
• J3：为TPS43331开关线性调节器的输出端子，提供电源（VLR）和接地（GND）连接。
• J4：是TPS43331上转换器1的稳压输出电压端子，提供电源（VOUT1）和接地（GND）连接。
• J5：是TPS43331上转换器2的稳压输出电压端子，提供电源（VOUT2）和接地（GND）连接。
• J6：是TPS43331高端驱动开关的输出端子，提供电源（HSD）和接地（GND）连接。
• J7：用于向TPS43331应用外部I2C接口的输入端子，提供SCL、SDA和GND连接。若使用外部I2C接口，需移除SCL和SDA跳线。
• J8：用于对MSP430控制器设备进行编程的输入端子，一般用户无需使用此连接器。

此外，还有多个测试点，如EN（开关1的使能输入）、CLK（外部时钟输入）、GND（6个接地测试点）等，这些测试点为工程师监测和调试模块提供了便利。

2.2 跳线和开关设置

控制开关S3

这是一个七位DIP开关，用于设置工作频率、启用外部时钟以及控制开关1、开关2、开关线性调节器和高端开关。其中，FS0、FS1和CLKEN用于设置频率并启用从MSP430到TPS43331同步输入的预编程外部时钟。频率设置在给EVM通电时确定，通电后无法更改，因此在通电前需将开关设置到所需频率。	时钟频率	FS0	FS1	CLKEN
无时钟	位置2	位置2	无关
250 kHz	位置1	位置2	位置2
333 kHz	位置2	位置1	位置2
400 kHz	位置1	位置1	位置2
用户定义	无关	无关	位置1

同时，在进行EMC测试时，可通过特定步骤禁用MSP430：先在通电前将FS0和FS1设置为无时钟设置，然后给EVM通电，设置TPS43331上要测试的调节器条件，最后将FS0和FS1设置到位置1以禁用MSP430。测试完成后，需对EVM进行电源循环操作才能重新开启MSP430并向TPS43331发送新命令。

其他开关

• SW1EN：用于控制TPS43331上的开关调节器1，通电后可随时移动开关。若开关1禁用，除备用调节器外的所有调节器都将被禁用。	开关1状态	SW1EN
  禁用	位置1
  启用	位置2

• SW2EN：用于控制TPS43331上的开关调节器2，通电后可随时操作。	开关2状态	SW2EN
  禁用	位置1
  启用	位置2

• VLREN：用于控制TPS43331上的开关线性调节器，通电后可随时控制。	开关线性调节器状态	VLREN
  禁用	位置1
  启用	位置2

• HSDEN：用于控制TPS43331上的高端开关，通电后可随时调整。	高端驱动状态	HSDEN
  禁用	位置1
  启用	位置2

跳线设置

• JP1：齐纳旁路跳线，用于旁路反向电池保护二极管。
• JP2：MSP430电源跳线，用于启用对MSP430的电源供应。要控制TPS43331，必须启用MSP430的电源。在EMC测试时，可按SYNCH跳线设置中的步骤禁用MSP430并保持其输出状态，但仍需为MSP430供电。
• SCL、SDA：用于断开MSP430与TPS43331上I2C接口的连接，可通过J8应用外部I2C接口信号。

2.3 操作建议

为使TPS43331正常工作，需正确配置S3、JP1、JP2、SCL和SDA。推荐设置如下：FS0为250 kHz，FS1为250 kHz，CLKEN启用，SW1EN禁用，SW2EN禁用，VLREN禁用，HSDEN禁用，JP1激活，JP2启用，SCL连接到MSP430，SDA连接到MSP430。在此配置下，通电时调节器不会开启，通电后可使用S3启用调节器。

调节器配置如下：

• 开关1输出电压为5.0 V。
• 开关2输出电压为3.3 V。
• 开关线性调节器输出电压为8.0 V。
• 备用线性调节器输出电压为2.5 V。

3. 电路板布局

TPS43331EVM的电路板布局包括顶层组装层、顶层布线、底层组装层、底层布线、内部电源平面层和内部接地平面层。TPS43331虽效率高但会消耗功率，其PowerPAD™封装提供了外露热焊盘以增强热性能，为实现最佳性能，需将其焊接到PCB上的铜焊盘。PCB的顶层和底层采用1 - oz铜平面来散热。

4. 原理图和物料清单

4.1 原理图

模块包含TPS43331EVM原理图和MSP430控制器原理图，这些原理图为工程师深入了解模块的电路结构提供了详细信息。

4.2 物料清单

物料清单详细列出了模块中各种元件的信息，包括电容、电阻、二极管、MOSFET、集成电路等的数量、参考编号、描述、尺寸、制造商和零件编号等，为工程师进行元件采购和替换提供了依据。

5. 重要注意事项

5.1 适用范围

该评估板/套件仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适合一般消费者使用的成品。使用人员需具备电子培训并遵守良好的工程实践标准。

5.2 合规性

该评估板/套件不符合欧盟关于电磁兼容性、限制物质（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE或UL的指令，可能不满足这些指令或其他相关指令的技术要求。

5.3 操作范围

需在-0.3 V至30 V的输入电压范围和1.2 V至10 V的输出电压范围内操作该EVM。超出指定输入范围可能导致意外操作和/或对EVM造成不可逆转的损坏；连接超出指定输出范围的负载可能导致意外操作和/或对EVM造成永久性损坏。

5.4 温度注意

正常运行时，一些电路组件的外壳温度可能高于85°C。只要保持输入和输出范围，EVM设计为某些组件在高于60°C时仍能正常工作，这些组件包括线性调节器、开关晶体管、通晶体管和电流感测电阻等。操作时靠近这些设备放置测量探头时，需注意它们可能会很烫。

5.5 产品变更

德州仪器保留随时对其产品和服务进行更正、修改、增强、改进和其他更改的权利，并有权在不通知的情况下停止任何产品或服务。

• 大家在使用TPS43331EVM评估模块时，有没有遇到过一些特别的问题呢？
• 对于模块的某些设置，你是否有不同的见解和经验？欢迎在评论区分享交流。