德州仪器TPS6103x EVM-208高效输出电流升压转换器评测

一、引言

德州仪器（Texas Instruments）推出的TPS61030、TPS61031和TPS61032评估模块（EVM），为设计人员评估高效升压转换器的不同工作模式和性能提供了便利。这些EVM有不同的输出电压配置，如TPS61030EVM - 208可调节升压输出电压（设置为5V），TPS61031EVM - 208升压输出电压固定为3.3V，TPS61032EVM - 208升压输出电压固定为5V。若要评估其他输出电压配置，可使用TPS61030的可调节输出电压版本，通过调整适当的反馈电阻分压器，能使升压转换器输出2.5V至5.5V的电压。该系列输入电压范围为1.8V至5.5V，且为保证正常运行，最大输入电压不应超过输出电压。

文件下载：TPS61030EVM-208.pdf

二、EVM设置

连接准备

在给EVM通电之前，需完成所有连接：

1. 将电源（1.8V至VOUT，具体取决于EVM的输出电压）连接到INPUT接头。
2. 将电压表连接到OUTPUT接头。
3. 确保所有跳线设置正确（EN、SYNC），EN默认连接到(V_{BAT})，SYNC默认连接到GND。
4. 打开电源，验证输出电压是否在EVM警告和限制部分所述的范围内。需注意，该EVM应在1.8V至5.0V的输入电压范围和2.5V至5.5V的直流 - 直流输出电压范围内运行。

评估过程

要进行详细评估，需在输出端子连接负载，以便将负载电流调整在0mA至1600mA之间。同时，为确保准确测量输出电压和输入电压，建议使用开尔文触点或直接将电压表连接到输入电压或输出电压端子进行测量，这样可消除因连接电源或负载的输入和输出端子线的电压降导致的测量误差。

跳线功能

1. Enable (EN) 跳线：用于启用设备。将使能引脚（EN）连接到(V_{BAT})可启用该部件，将EN设置为GND则禁用设备。更多详细信息可参考SLUS534数据手册。
2. Power Save Mode Enable and Synchronization (SYNC) 跳线：当该跳线设置为GND时，设备在轻负载时可进入节能模式。当输出电压达到上限阈值时，设备自动停止开关操作；当输出电压达到下限阈值时，再次开始开关操作。若将跳线设置为(V_{BAT})以禁用节能功能，设备将保持在固定频率模式下运行，无论负载电流值如何。但在轻负载运行期间，会有反向电流流回输入，增加功率损耗。不过，这种模式下工作频率保持恒定，输出电压纹波较低。若要将工作频率同步到外部频率，可将时钟信号应用于SYNC引脚，此时设备将以应用的工作频率运行，且无节能模式。更多关于应用频率和同步频率范围的详细信息，可参考SLUS534数据手册。
3. LBI/LBO比较器：LBO端子是一个开漏输出，有一个上拉电阻R6连接到输出。当LBI的输入电压降至500mV阈值以下时，该引脚上的信号变为低电平。当LBI的输入电压高于适当阈值时，LBO输出保持高阻抗。EVM上使用电阻分压器（R1、R2）来监控电源电压，更多关于设置低电池阈值电压的详细信息可在SLUS534数据手册中找到。

三、物料清单、PCB布局和原理图

物料清单

TPS6103x EVM的物料清单涵盖了多种元件，包括电容、电感、电阻、接头和芯片等。例如，电容C3、C4为100μF 10V的低ESR钽电容；电感L1为6.8μH的CDRH124 - 6R8；芯片U1根据不同的EVM版本有TPS61030PW、TPS61031PW、TPS61032PW等。更多关于直流 - 直流转换器的设计和元件选择的详细信息可在SLUS534数据手册中找到。

PCB布局

对于所有开关模式电源，PCB布局是电源设计过程中的关键步骤。可调输出电压和固定输出电压的EVM布局如图1、图2、图3和图4所示。完整的直流 - 直流转换器解决方案所需的电路板面积在双面PCB上小于494 (mm^{2})（19mm × 26mm）。进一步的布局指南可参考SLUS534数据手册。

原理图

TPS6103x EVM的电路原理图展示了其内部的电路连接和工作原理，对于深入理解该EVM的工作机制非常有帮助。

四、修订历史

从A版本（2007年10月）到B版本有一些变化，例如在引言中删除了最大输出电流为1000mA的声明。

五、使用限制和警告

适用范围

EVM仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中对德州仪器半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析，不能直接或间接组装到任何成品中，也不适用于消费或家庭用途。

有限保修和相关补救措施/免责声明

1. 这些条款和条件不适用于软件，软件的保修（如果有）在适用的软件许可协议中涵盖。
2. 德州仪器保证TI EVM在交付给用户后的90天内符合其公布的规格。但对于因非德州仪器原因（如疏忽、滥用、不当安装或测试等）导致的缺陷，或被非德州仪器实体以任何方式更改或修改的EVM，德州仪器不承担责任。此外，对于因用户的设计、规格或指令导致的缺陷，德州仪器也不承担责任。
3. 如果任何EVM不符合上述保修规定，德州仪器的唯一责任是选择修复或更换该EVM，或为用户的账户贷记该EVM的费用。保修责任仅限于在保修期内返回至德州仪器指定地址且被德州仪器确定不符合保修规定的EVM。

监管通知

不同地区对EVM有不同的监管要求，例如在美国，未获得FCC批准的EVM不能直接转售或销售，需先获得所有必要的FCC设备授权；标注为符合FCC规则第15部分的EVM，其操作需满足一定条件，否则可能会干扰无线电通信。在加拿大、日本等地区也有各自的规定，用户需遵守相关法规。

使用限制和安全警告

1. EVM不得用于功能安全和/或安全关键评估，包括但不限于生命支持应用的评估。
2. 用户在处理或使用EVM之前，必须阅读并遵循德州仪器提供的用户指南和其他可用文档，包括任何警告或限制通知。
3. 用户应在德州仪器推荐的规格和环境条件下操作EVM，超出指定的性能评级和规格可能会导致人身伤害、死亡或财产损失。如果对性能评级和规格有疑问，应在连接接口电子设备（包括输入电源和预期负载）之前联系德州仪器的现场代表。
4. EVM仅适用于技术合格的专业电子专家，用户需承担正确和安全处理及使用EVM的所有责任和义务。

六、总结

德州仪器的TPS6103x EVM - 208为设计人员提供了一个评估高效升压转换器的有效工具。通过正确设置和使用EVM，结合相关的数据手册和指南，设计人员可以更好地了解该系列升压转换器的性能和特点，从而应用于合适的项目中。但在使用过程中，务必严格遵守相关的使用限制和警告，确保安全和合规。你在使用这类EVM时是否也遇到过一些有趣的问题呢？不妨在评论区分享一下。