TPS62113EVM - 465评估模块：设计、测试与应用解析

在电子设计领域，电源管理和LED驱动是常见且关键的应用场景。德州仪器（Texas Instruments）的TPS62113EVM - 465评估模块为我们提供了一个很好的研究和实践平台。下面将详细介绍该评估模块的相关内容。

文件下载：TPS62113EVM-465.pdf

一、模块概述

TPS62113是一款同步降压转换器，具有1MHz的高开关工作频率，这使得外部组件尺寸较小，典型电感大小为6.8µH，整体解决方案面积仅为20mm × 15mm。其功率开关电流限制为2.4A，能在5V至17V的宽输入电压范围内提供典型1.5A的输出电流。

TPS62113EVM - 465评估模块采用了两个独立电路。U1电路配置为电流调节器，以500mA的电流驱动白光LED（WLED）；U2电路则是传统的电压调节器电路，输出设置为3.3V。为展示TPS62113的增强型LBI（低电池输入）功能，WLED（U1）的关机点设置为6V，3.3V（U2）的关机点设置为10.5V。不过，在正确配置LBI以适应较低输入电压的情况下，转换器可以在低至5V的输入电压下工作。

二、性能规格

规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
U1输入电压	-	5	-	17	V
U1 WLED电流	-	450	500	550	mA
U1 LBI/低电池关机	-	-	-	6	V
U2输入电压	-	5	-	17	V
U2输出电压（Iout = 10 mA至1500 mA）	-	3.267	3.3	3.333	V
U2输出电流	-	0	-	1500	mA
U2 LBI/低电池关机	-	-	-	10.5	V
U2 Power Good (PG)	VOUT	-	-	3.25	V

从这些规格中，我们可以清晰地了解到该评估模块在不同电路部分的性能表现，为实际应用提供了重要参考。那么，在实际设计中，我们如何根据这些规格来选择合适的参数呢？

三、电路设计与配置

1. WLED U1部分

U1部分作为WLED驱动器，TPS62113在5V至17V的输入电压范围内将通过OSRAM Golden DRAGON WLED的电流调节为500mA。为减少电流检测电阻上的功耗，使用外部电压参考将较高电压求和到FB节点，从而将检测电压(V_{sense})从1.153mV降低到255mV。

LBI电路配置为在输入电压为6V时关闭WLED部分，可通过电阻R5和R6进行调节。不过，这种求和网络与控制拓扑的结合会降低电流调节器的精度，负载瞬变时电流调节点会发生变化。当(V{sense})电压为255mV时，EVM的变化约为10%；随着(V{sense})电压增加，精度提高，500mV时约为5%，1V时约为2%。此外，通过调整检测电阻R10或参考电压网络R1和R2，TPS62113可以提供100mA至1500mA的宽电流范围。

2. 3.3 - V调节器U2部分

U2部分配置为评估可调输出版本，通过R17和R4将输出设置为3.3V。可以通过更改R17和R4将输出电压重置在1.2V至16V之间，但需要确保输出电容C7和C6的额定电压合适。如果需要，还提供了两个额外的输出电容位置C12和C13。

U2也可以用固定输出版本TPS62111或TPS62112替换，此时将R17替换为0Ω电阻，并移除R4和C9。LBI电路配置为在输入电压为10.5V时关闭3.3V部分，可通过电阻R14和R13进行调节。

四、设计步骤 - 分压网络

TPS62113的反馈电压（FB）设置为1.153V。若用于电流调节，检测电阻的功耗较高。为降低电流检测电阻(R{10})的功耗，将3.3V的参考电压求和，使(V{sense})电压从1.153V降低到0.255V。

设计步骤如下：

1. 选择LED工作电流和(V{sense})电压，以确定(R{10})的值。这里存在一个权衡，(V{sense})增加时，电流调节精度提高，但最大电压为1.153V；(V{sense})降低时，功耗降低，但由于(Vref)、电阻(R{1})和(R{2})导致的误差会增加。
2. 本评估模块中，(I{LED})设置为500mA，(V{sense})电压为0.225V。
3. 计算(R{1})和(R{2})的值：
   • (R{1}=V{FB}-V_{sense}=1.153V - 0.255V = 0.898V)
   • (V{R2}=V{REF}-V_{FB}=3.3V - 1.153V = 2.147V)
   • 选择分压电流为0.1mA，计算(R{1}=frac{V{R1}}{0.1mA}=frac{0.898V}{0.1mA}=898Ω)，取标准值8.87kΩ；(R{2}=frac{V{R2}}{0.1mA}=frac{2.147V}{0.1mA}=21.47Ω)，取标准值21.5kΩ。

五、测试结果

测试结果通过图表展示了该评估模块的效率表现：

1. WLED部分效率：在输出电流为500mA时，展示了不同输入电压下的效率曲线。
2. 电压调节器部分效率与输入电压关系：在输出电流为1A时，展示了效率随输入电压的变化情况。
3. 电压调节器部分效率与输出电流关系：在输入电压为6V和12V时，展示了效率随输出电流的变化情况。

通过这些测试结果，我们可以直观地了解该评估模块在不同工作条件下的效率表现，为实际应用中的性能优化提供依据。那么，在实际应用中，如何根据这些测试结果来选择合适的工作条件呢？

六、印刷电路板布局与原理图

评估模块提供了详细的印刷电路板布局图，包括组装层、顶层布线和底层布线，以及WLED部分和电压调节器部分的原理图。同时，还提供了详细的物料清单，包括电容、电感、电阻、二极管、集成电路等组件的规格和型号。

七、注意事项

在使用该评估模块时，需要注意以下几点：

1. 该评估模块仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适用于一般消费者使用的成品。
2. 操作时应在3.6V至17V的输入电压范围和3V至16V的输出电压范围内进行，超出指定范围可能导致意外操作和/或不可逆损坏。
3. 正常运行时，一些电路组件的外壳温度可能高于50°C，操作时需注意避免烫伤。
4. 该评估模块未经过FCC规则第15部分的测试，在其他环境中操作可能会对无线电通信造成干扰，用户需自行采取措施纠正。

TPS62113EVM - 465评估模块为电子工程师提供了一个全面的电源管理和LED驱动解决方案。通过深入了解其性能规格、电路设计、测试结果和注意事项，我们可以更好地将其应用于实际项目中。在实际设计中，你是否遇到过类似评估模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。