TPS624xxEVM - 167 评估模块使用指南

一、引言

TPS624xxEVM - 167 评估模块（EVM）用于展示德州仪器（Texas Instruments）的 TPS624xx 系列 2.25 - MHz 双降压转换器。该 EVM 有三种不同编号的组件版本：- 001 配置为 TPS62400；- 002 配置为 TPS62401；- 003 配置为 TPS62420。每种版本都装配了 TPS624xx 系列中的不同集成电路（IC）。这份用户指南涵盖了评估模块的设置说明、原理图、物料清单以及 PCB 布局图等内容。

文件下载：TPS62400EVM-167.pdf

操作要求

要操作此 EVM，需要连接并正确配置以下组件：

1. 个人计算机（PC）：需要一台带有 USB 端口的 PC 来运行 TPS624xxEVM - 167 接口软件，该软件通过 PC 的 USB 端口与 EVM 通信，并可通过 USB 端口向 TPS624xx 的内部寄存器发送命令。PC 需满足以下条件：
   • 操作系统：Windows 2000、Windows XP 或 Windows 7。
   • 具备 USB 端口。
   • 至少 30MB 的可用硬盘空间（建议 100MB）。
   • 至少 256MB 的 RAM。
   • .NET Framework 3.5 SP1 或更高版本。
2. 印刷电路板组件（PCB）：TPS624xxEVM - 167 PCB 包含一个 TPS624xx IC（取决于使用的编号版本）及其所需的外部组件。该板上有多个跳线和连接器，用户可根据特定操作条件对板子进行定制。
3. USB 接口适配器：它是 PC 和 EVM 之间的通信桥梁。一端通过提供的 USB 电缆连接到 PC，另一端通过提供的带状电缆连接到 EVM。当向 EVM 写入命令时，PC 上运行的接口程序将命令发送到 PC 的 USB 端口，USB 接口适配器接收 USB 命令，将信号转换为 EasyScale™ 协议，然后将转换后的信号发送到 TPS624xxEVM 板。
4. 软件：德州仪器提供了用于评估此 EVM 的软件，可从提供的 CD 安装，也可从德州仪器网站（www.ti.com/tool/tps62400evm - 167）下载。

二、设置

输入/输出连接器说明

1. J1 - VIN：正输入电源电压。输入电源的引线应绞合并尽量缩短，以减少电磁干扰（EMI）传输。
2. J2 - GND：输入电源的返回连接。
3. J3 - EasyScale™ 输入：该连接器是 EasyScale 输入。引脚 6 为接地，引脚 10 是 TPS624xx 的 MODE/DATA 引脚。
4. J4 - VOUT2：转换器 2 输出的正连接。将此引脚连接到由转换器第二个输出供电的负载的正输入。
5. J5 - GND：VOUT2 的返回连接。将此引脚连接到负载的负输入。
6. J6 - VOUT1：转换器 1 输出的正连接。将此引脚连接到由转换器第一个输出供电的负载的正输入。
7. J7 - GND：VOUT1 的返回连接。将此引脚连接到负载的负输入。
8. JP1 - 模式：此跳线连接到 TPS624xx 的 MODE/DATA 引脚，用于选择 TPS624xx 的操作模式。使用 EasyScale 接口时，在引脚 1 和 2（PU 和 MODE）之间放置跳线，为 EasyScale 通信提供上拉电阻。若不使用 EasyScale 接口，则 JP1 用于在固定 PWM 模式或 PFM 模式之间选择。当在引脚 1 和 2 之间安装跳线时，转换器以固定频率 PWM 模式运行；短接引脚 2 和 3（MODE 和 GND）可使控制器在低输出电流时使用节能 PFM 模式。
9. JP2 - EN1：此跳线用于启用或禁用转换器 1。将短路跳线从中心 EN 引脚连接到 ON 或 OFF 位置，切勿让此引脚悬空。
10. JP3 - EN2：此跳线用于启用或禁用转换器 2。将短路跳线从中心 EN 引脚连接到 ON 或 OFF 位置，切勿让此引脚悬空。
11. JP4 - DEF1：此跳线用于配置 TPS62401 的 DEF_1 引脚。仅在评估 HPA167 - 002 组件版本的 EVM 上的 TPS62401 时才应安装短路跳线。在其他版本的 IC 上安装跳线会产生不正确的输出电压，对于这些 EVM，应让此跳线保持断开状态。当在 JP4 的引脚 2 和 3（DEF1 和 GND）之间放置分流器时，转换器 1 的 TPS62401 输出电压由内部寄存器 REG_DEF_1_LOW 定义；当在 JP4 的引脚 1 和 2（DEF1 和 VIN）之间放置分流器时，转换器 1 的输出电压由内部寄存器 REG_DEF_1_HIGH 定义。

具体设置步骤

1. 输入电压：TPS624xx 需要 2.5V 至 6V 的输入电压，且输入电压必须高于最高输出电压，以维持电压调节。
2. 跳线配置：
   • JP4：对于 TPS62400（ - 001 板）和 TPS62420（ - 003 板），不要在 JP4 上安装跳线；对于 TPS62401（ - 002 板），此跳线用于将 IC 的 DEF_1 引脚设置为逻辑高或逻辑低，以定义上电时的输出电压，操作时不要让此引脚悬空。
   • JP1：将跳线配置到所需设置。通常，在引脚 1 和 2（PU 和 MODE）之间放置短路跳线，为 MODE/DATA 引脚提供上拉电阻。使用 USB 接口适配器进行 EasyScale 通信时，短接引脚 1 和 2；不使用 USB 接口适配器时，JP1 可用于将 MODE/DATA 引脚驱动为逻辑高（短接引脚 1 和 2）或低（短接引脚 2 和 3）。
   • JP2 和 JP3：根据需要进行配置。短接 ENx 和 ON（引脚 1 和 2）可启用相应的转换器；短接 ENx 和 OFF（引脚 2 和 3）可禁用 TPS624xx 的相应转换器。
3. 电阻调整：在 TPS62400 或 TPS62420 EVM 上，如果希望通过 EasyScale 调整转换器 1 的输出电压，则应将 R7 替换为 0 - Ω 电阻并移除 R6；如果希望通过 EasyScale 调整转换器 2 的输出电压，则可将 R4 替换为 0 - Ω 电阻并移除 R5，但这对转换器 2 不是必需的更改。
4. 连接设备：使用提供的 USB 电缆将 USB 接口适配器连接到 PC，使用提供的 10 针带状电缆将 TPS624xxEVM 板连接到 USB 接口适配器，带状电缆上的连接器有键位，可防止安装错误。最后，将输入电压电源连接到 TPS624xxEVM 板，将正输入电压连接到 J1，将输入电压返回（接地）连接到 J2。

操作流程

连接好设备后，打开 EVM 板的输入电压源，然后在主机计算机上启动 TPS624xx 评估软件。软件启动后，首先会询问正在测试的设备（EVM 编号），选择正确的单选按钮并点击“Select IC”继续。如果选择了 TPS62400/TPS62420 单选按钮，软件会询问是否对 EVM 进行了某些硬件修改（在 2.2 节中描述），选择相应的单选按钮并点击“GO”继续。软件随后会显示主屏幕，用户可通过该屏幕读取和更改 TPS624xx 内部寄存器的值。输出电压下拉框显示基于 32 位组合的目标输出电压，这些电压是预编程的，以匹配 EVM 板上的 TPS624xx 设备。在 PWM 模式下，显示的输出电压基于标称输出电压；在 PFM 模式下，所有 TPS624xx 设备会动态调整标称输出电压，因此下拉框中的值与实际输出电压不完全匹配。通过下拉框更改输出电压可立即生效，无需手动写入寄存器。屏幕右侧的寄存器位表示面板允许逐位更改寄存器值，点击彩色框可将位设置为高或低，直到按下“W”或“WRITE REGISTERS”按钮，实际的 TPS624xx 寄存器才会更新为新值，这样用户可以在更新寄存器之前更改所有位。软件的其他功能包括：更改 EasyScale 接口的通信速度、将寄存器显示从十六进制更改为十进制、请求 TPS624xx 在正确接收命令后输出确认位、访问设备数据手册（在“Help”菜单中）、保存或加载用户定义的软件设置配置（在“File”菜单中），以及在不通信时将 MODE/DATA 引脚保持为高或低，此功能可设置 TPS624xx 的 PWM（高）或 PFM/PWM（低）操作模式。

三、电路板布局

对于所有高频开关模式电源，电路板布局至关重要。TPS624xxEVM - 167 PCB 的布局如图 2、图 3 和图 4 所示。高开关频率和电流的节点应尽量缩短，以减少走线电感。在高频电流回路的布线方面要特别注意，并采用单点接地方案。具体的布局指南可参考 TPS62400 和 TPS62401 数据手册（SLVS681）或 TPS62420 数据手册（SLVS676）。

四、原理图和物料清单

原理图

原理图展示了 TPS624xxEVM - 167 的电路连接情况，它是理解和分析该评估模块工作原理的重要依据。

物料清单

Count	Ref Des	Value	Description	Size	Part Number	MFR
-001	-002	-003
4	4	4	C1, C2, C4, C5	10 μF	Capacitor, ceramic, 10V, X5R, 10%	0805	C2012X5R1A106K	TDK
1	0	1	C3	33pF	Capacitor, ceramic, 50V, C0G, 5%	0402	C1608C0G1H330J	TDK
0	0	2	C6, C7	10 μF	Capacitor, ceramic, 10V, X5R, 10%	0805	C2012X5R1A106K	TDK
2	2	0	L1, L2	2.2 μH	Inductor, SMT, 1.2A, 90mΩ	0.118 × 0.188	LPS3010 - 222ML	Coilcraft
0	0	2		2.2 μH	Inductor, SMT, 1.5A, 110mΩ	0.118 × 0.188	LPS3015 - 222ML	Coilcraft
1	1	1	R1	100	Resistor, Chip, 1.16W, 1%	0402	Std	Std
1	1	1	R2	100k	Resistor, Chip, 1.16W, 1%	0402	Std	Std
0	1	0	R4	0	Resistor, Chip, 1.16W, 1%	0402	Std	Std
1	0	1	681k	Resistor, Chip, 1.16W, 1%	0402	Std	Std
1	0	1	R5	182k	Resistor, Chip, 1.16W, 1%	0402	Std	Std
1	0	1	R6	332k	Resistor, Chip, 1.16W, 1%	0402	Std	Std
0	1	0	100k	Resistor, Chip, 1.16W, 1%	0402	Std	Std
1	0	1	R7	332k	Resistor, Chip, 1.16W, 1%	0402	Std	Std
1	0	0	U1		IC, 2.25MHz dual step down converter	3 x 3 mm	TPS62400DRC	TI
0	1	0			3 x 3 mm	TPS62401DRC	TI
0	0	1			3 x 3 mm	TPS62420DRC	TI

五、相关文档

德州仪器提供了以下相关文档：

1. 《TPS62400/TPS62401, 2.25MHz 400mA/600mA Dual Step Down Converter in Small 3x3mm QFN Package data sheet》（SLVS681）
2. 《TPS62420, 2.25MHz 600mA/1000mA Dual Step Down Converter in Small 3x3mm QFN Package data sheet》（SLVS676）

六、注意事项

法规合规信息

该 EVM 及相关硬件可能受美国联邦通信委员会（FCC）和加拿大工业部（IC）规则的约束。对于不受上述规则约束的 EVM，仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适用于一般消费者的成品。它会产生、使用并辐射射频能量，且未针对 FCC 第 15 部分或 ICES - 003 规则规定的计算设备限值进行测试。如果设备运行导致无线电通信干扰，用户需自行承担纠正干扰的费用。对于包含无线电的 EVM，其使用的无线电频率和功率必须符合当地法律规定的频谱分配和功率限制，用户有责任确保在合法的频率空间和功率限制内操作。

警告、限制和免责声明

1. 适用范围：此 EVM 仅用于实验室/开发环境中的初步可行性评估，除非另有说明，它不是成品电气设备，不适合消费者使用。应由熟悉电气机械组件、系统和子系统处理危险和应用风险的技术合格电子专家使用，不应作为成品的全部或部分。
2. 用户责任：用户需对产品和 EVM 的使用符合联邦、州和地方法规要求负责，确保产品安全合规，保证 EVM 与人体接口的设计安全，承担确定和确保符合相关标准和认证的责任，妥善处理和回收 EVM 的电子组件和包装材料。
3. 操作要求：需在德州仪器推荐的规格和环境条件下操作 EVM，超出指定的 EVM 额定值（如输入和输出电压、电流、功率和环境范围）可能导致财产损失、人身伤害或死亡。连接负载前需参考 EVM 用户指南，不确定负载规格时应联系德州仪器现场代表。正常运行时，部分电路组件的外壳温度可能高于 60°C，操作时需注意。只有熟悉开发环境中电子测量和诊断的合格人员才能使用这些 EVM。
4. 安全关键应用：如果打算将组件用于安全关键应用（如生命支持），必须专门通知德州仪器并签订单独的保证和赔偿协议。

总之，在使用 TPS624xxEVM - 167 评估模块时，电子工程师们要严格按照操作指南进行设置和操作，同时充分考虑各种注意事项，以确保评估工作的顺利进行和设备的安全使用。大家在实际操作过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。