探索 TPS6120xEVM - 179 评估模块：从设计到应用

在电子工程领域，电源管理模块的性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。今天，我们来深入了解德州仪器（Texas Instruments）的 TPS6120xEVM - 179 评估模块，看看它在电源转换方面有哪些独特之处。

文件下载：TPS61200EVM-179.pdf

一、产品概述

TPS6120xEVM - 179 专为单节、双节或三节碱性、镍镉（NiCd）、镍氢（NiMH）电池，以及单节锂离子（Li - Ion）或锂聚合物（Li - polymer）电池供电而设计和优化。它也适用于输入电压低至 0.3V 的单节燃料电池或太阳能电池应用。该模块的输入电压范围为 0.3V 至 5.5V（启动电压 ≥ 0.5V），可提供高达 5.5V 的单输出电压。

它有三种可订购的评估模块（EVM），具体如下：	Build	EVM	Note
-001	TPS61200EVM - 179	评估 TPS61200，输出电压可调，默认输出电压为 3.3V
-002	TPS61201EVM - 179	评估 TPS61201，固定 3.3V 输出电压
-003	TPS61202EVM - 179	评估 TPS61202，固定 5.0V 输出电压

二、规格参数

2.1 性能规格

在环境温度为 25°C 时，TPS6120xEVM - 179 的性能规格如下：	Build	电压范围（V）			电流范围（A）
	Min	Typ	Max	Min	Typ	Max
-001, -002, -003	0.3	-	5.5	-	-	-
-001, -002	3.2	3.3	3.4	-	1.5	-
-003	4.85	5	5.15	-	1.1	-

2.2 模块修改

该 EVM 便于用户对 TPS61200/01/02 进行评估。为方便用户定制，电路板上的器件采用 603 或更大的封装尺寸，正常应用可能占用更少的电路板空间。其中，TPS61200 提供可调输出功能，用户可通过反馈电阻（R4 和 R5）调节输出电压，电阻值的选择方法可参考数据手册（SLVS577）中的“编程输出电压”部分。而 TPS61201 和 TPS61202 的输出电压是工厂预设的，无法更改。

三、设置与操作

3.1 连接与跳线

EVM 的默认跳线设置如下：	Jumper	Default Setting
JP1 – EN	GND
JP2 – PS	VBAT

各接口的功能如下：

• J1 - VBAT：输入电源的正连接。
• J2 - GND：输入电源的接地连接。
• J3 – VOUT：输出电压的正连接，TPS61200 和 TPS61201 EVM 的 VOUT 调节为 3.3V，TPS61202 EVM 的 VOUT 调节为 5V。
• J4 – GND：输出电压的接地连接。

JP1 - EN 是器件的使能输入，在 JP1 的 VBAT 和 EN 引脚之间跨接分流器可启用 IC，在 GND 和 EN 引脚之间跨接分流器可禁用 IC，JP1 必须在 VBAT 或 GND 位置安装分流器，且 EN 不能悬空。

JP2 - PS 用于在轻载时启用或禁用省电模式，在 JP2 的 VBAT 和 PS 引脚之间跨接分流器可禁用省电模式，在 GND 和 PS 引脚之间跨接分流器可启用省电模式。需要注意的是，在降压转换模式（VBAT > Vout）下，省电模式始终启用，且无法强制器件进入固定频率操作。JP2 必须在 VBAT 或 GND 位置安装分流器，且 PS 不能悬空。

3.2 设备设置

电源应至少具备 2A 的供电能力。在 J1 和 J2 之间连接输入电源，由于最小启动电压要求，启动转换器时该电源的电压范围应在 0.5V 至 5.5V 之间，启动后输入电压可低至 0.3V。在 J3 和 J4 之间连接负载。

在通过将 JP1 处的 EN 引脚连接到 VBAT 启用设备之前，要确保 J1 和 J2 之间测量的输入电压不超过 5.5V，并且 JP2（PS 引脚）连接到所需的设置。为避免输入电源线的电压降，应使用至少 20 号规格的电线。输出电压可以通过电压表和/或带有标准高阻抗电压探头的示波器进行监测。

3.3 设备操作

输入电压连接并验证后，将 JP1 处的 EN 引脚连接到 VBAT，转换器启动并调节到设定的输出电压，输出调节范围如表 2 所示。转换器启动后，输入电压可降至 0.3V。图 1 和图 2 展示了 EVM 在各种输入/输出电压组合下的最大输出电流和效率的测量数据。

四、电路板布局

4.1 布局建议

对于所有开关电源来说，布局是设计中的重要环节，特别是在高峰值电流和高开关频率的情况下。如果布局不当，稳压器可能会出现稳定性问题以及电磁干扰（EMI）问题。因此，主电流路径和电源接地轨道应使用宽而短的走线。输入和输出电容以及电感应尽可能靠近 IC 放置。使用一个公共接地节点作为电源接地，另一个不同的接地节点作为控制接地，以最小化接地噪声的影响，并在靠近 IC 的接地引脚处连接这些接地节点。

反馈分压器应尽可能靠近 IC 的控制接地引脚放置。在布局控制接地时，建议也使用短走线，并与电源接地走线分开，以避免由于电源接地电流和控制接地电流叠加而导致的接地偏移问题。

4.2 电路板层

文档中提供了 EVM 电路板的顶层组装层、顶层和底层的示意图，这有助于工程师更好地理解电路板的结构和布局。

五、原理图与物料清单

5.1 原理图

TPS6120xEVM - 179 的原理图展示了电路的连接方式和各个元件的位置，为工程师进行电路分析和故障排查提供了重要依据。

5.2 物料清单

物料清单详细列出了三种 EVM 所需的元件信息，包括元件的数量、参考编号、值、描述、尺寸、零件编号和制造商等。这有助于工程师进行元件采购和电路板组装。

六、重要注意事项

6.1 评估板使用限制

该评估板仅用于工程开发、演示或评估目的，不被视为适合一般消费者使用的成品。使用该产品的人员必须具备电子技术培训，并遵守良好的工程实践标准。评估板不满足欧盟关于电磁兼容性、有害物质限制（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE 或 UL 的指令要求，因此可能不符合这些指令或其他相关指令的技术要求。

6.2 操作范围限制

务必在 0.3V 至 5.5V 的输入电压范围和 1.8V 至 5.5V 的输出电压范围内操作 EVM。超出指定的输入范围可能导致意外操作和/或对 EVM 造成不可逆损坏。如果对输入范围有疑问，请在连接输入电源之前联系德州仪器的现场代表。

6.3 温度注意事项

在正常操作期间，一些电路元件的外壳温度可能会超过 85°C。只要保持输入和输出范围，EVM 设计为在某些元件高于 85°C 的情况下仍能正常工作。这些元件包括但不限于线性稳压器、开关晶体管、功率晶体管和电流感测电阻器。在操作过程中，将测量探头靠近这些设备时，要注意这些设备可能会很烫。

总之，TPS6120xEVM - 179 评估模块为工程师提供了一个方便的平台来评估和开发低输入电压的升压电源解决方案。在使用过程中，工程师需要严格遵守操作规范和注意事项，以确保模块的正常运行和使用寿命。大家在实际应用中是否遇到过类似电源模块的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。