TPS65165EVM - 233评估模块：TV和显示器TFT - LCD面板电源解决方案

在电子设备的设计中，电源管理模块的性能直接影响着整个系统的稳定性和可靠性。今天，我们就来深入探讨一下TPS65165EVM - 233评估模块，它为TV和显示器TFT - LCD面板提供了关键的电源支持。

文件下载：TPS65165EVM-233.pdf

一、模块概述

TPS65165EVM - 233是一款专为TV和显示器TFT - LCD面板设计的评估模块。它能够接受2.5V至6V的输入电压，并为面板提供三个偏置电源电压和三个集成运算放大器。该模块包含一个带有集成低端FET的升压转换器、一个需要外部肖特基二极管的负电荷泵控制器以及一个完全集成的正电荷泵。支持升压转换器的外部无源元件包括电感器和电容器，而电荷泵的外部元件则主要是电容器。

二、性能规格

1. 电压和电流范围

在环境温度为25°C的条件下，TPS65165EVM - 233的性能规格如下：	规格	电压范围（V）			电流范围（mA）
	最小	典型	最大	最小	典型	最大
VIN	4.5	5	5.5	5000
Vs	14.7	15	15.3			1000
VGL	–5.15	–5	–4.85			50
VGH	23.0	23.8 (1)	24.5			50

注：(1) 假设 (SUP = V_{S})

这些规格为我们在设计和使用该模块时提供了重要的参考依据。大家在实际应用中，是否会根据这些规格来调整自己的设计方案呢？

三、模块定制

1. 定制电源

用户可以根据设备数据手册（SLVS723）更改相应的反馈电阻，从而改变每个电源轨的稳压输出电压。但要注意，不能超过每个输出的最大电压规格。此外，还可以使用替代的电容器、电感器和/或二极管。

• 电容器：使用替代电容器时，要确保至少使用数据手册推荐的最小电容值，并且电容的额定电压要适合应用。开关转换器设计用于与陶瓷输出电容器配合使用，使用具有较大等效串联电阻（ESR）的非陶瓷输出电容器可能会导致输出纹波增大或电感式开关转换器运行不稳定。每个电荷泵的飞跨电容器和输出电容器必须是陶瓷电容器。
• 电感器：选择替代电感器时，要使用数据手册中的设计方程来确保选择合适的电感值，并且电感器的额定电流要适合所需的输出电流。使用具有较大直流电阻的电感器会导致效率降低。
• 二极管：使用替代二极管时，要确保二极管的额定电流和功率符合数据手册设计方程的要求。

2. 改变软启动时间

用户可以分别通过改变ADLY引脚的C15和GDLY引脚的C14的值，来改变Vs（升压转换器）、VGL（负电荷泵）、VGH（正电荷泵）的软启动时间。当EN引脚变为高电平时，Vs和VGL在ADLY引脚的C15设置的延迟时间后启动。GDLY引脚的C14设置VGH在CTRL = 高电平时启动的延迟时间。

四、模块设置与测试

1. 连接和跳线

EVM要在表1的规格范围内运行，需要使用默认的跳线设置。以下是默认跳线设置：	跳线	默认设置
JP1 – EN	GND
JP2 – HVS	GND
JP3 – CTRL	VIN
JP4 – DRN	GND
JP5 – POS3	GND
JP6 – POS2	GND
JP7 – NEG2	OUT2
JP8 – NEG1	OUT1
JP9 – POS1	GND

同时，各个引脚也有其特定的功能和连接要求，例如J1 - GND是负电荷泵（VGL）的接地返回连接，J4 - VIN是输入电源正连接等。大家在实际操作中，是否遇到过因为跳线设置错误而导致模块无法正常工作的情况呢？

2. 推荐测试设置

连接一个额定电流为5A或更大的电源，为J4和J3提供5V ±5%的电压，J4上的电压不要超过6V。虽然输入电压低至2.5V也可以工作，但最大输出电流水平会降低。为了避免输入电源线的电压降，要使用粗规格的双绞线连接J4和J3。可以使用电压表和/或示波器以及标准高阻抗电压探头来监测输出电压。 在将EN引脚连接到JP1的VIN引脚来启用IC之前，用户必须确保跳线JP2 - JP9处于默认位置。当EN引脚连接到JP1的VIN引脚时，升压转换器（Vs）和负电荷泵（VGL）会在延迟ADLY后启动。如果CTRL = 高，正电荷泵（VGH）会在EN变为高电平后延迟GDLY启动。输出电压会在适当的软启动时间和相对延迟后达到表1中的各自稳压电压。可以在输出J6（Vs）上连接电阻性或电子负载，而在输出J2（VGL）和J8（VGH）上只能连接电阻性负载。超过表1中规定的输出负载会导致输出电压超出稳压范围。

3. 测试结果

测试结果如图1所示，展示了模块的启动波形。通过观察这些波形，我们可以更好地了解模块的启动过程和性能表现。

五、电路板布局

1. 布局建议

对于PCB电路板布局的完整信息，请参考TPS65165数据手册（文献编号SLVS723）。以下是一些布局要点：

• 首先在PCB上放置加粗列出的电源组件。
• 用宽的PCB走线来布置加粗列出的走线。
• 从Vin引脚直接到GND放置一个1µF的旁路电容器，因为这是内部电路的电源引脚。
• 从SUP引脚直接到GND放置一个1µF的旁路电容器，因为这也是内部电路的电源引脚。
• 使用短而宽的走线将SUP引脚连接到升压转换器Vs的输出。
• 在靠近IC引脚的地方，从REF到AGND直接放置一个220nF的参考电容器。
• 负电荷泵在FBN和REF之间的反馈电阻需要大于40k。
• 由于VGL的电荷泵驱动引脚（DRVN）承载开关波形，因此要使用短走线。
• 将飞跨电容器尽可能靠近C1P、C1N和C2P、C2N引脚放置。
• 将QFN封装的电源焊盘焊接到GND，并使用热过孔来降低热阻。

2. 电路板层

文档还展示了TPS65165EVM - 233的顶层组件、顶层和底层的图片，方便我们直观地了解电路板的结构。

六、物料清单

文档提供了详细的物料清单，包括电容器、电感器、二极管、电阻器、IC等元件的数量、参考编号、值、描述、尺寸、部件编号和制造商等信息。这对于我们进行模块的组装和维修非常有帮助。

七、注意事项

1. 电压范围

要确保该EVM在4.5V至5.5V的输入电压范围和14.7V至15.3V（Vs）的输出电压范围内运行。超过指定的输入范围可能会导致意外操作和/或对EVM造成不可逆转的损坏。如果对输入范围有疑问，请在连接输入电源之前联系TI现场代表。

2. 负载范围

施加超出指定输出范围的负载可能会导致意外操作和/或对EVM造成永久性损坏。在将任何负载连接到EVM输出之前，请参考EVM用户指南。如果对负载规格不确定，请联系TI现场代表。

3. 温度问题

在正常运行期间，一些电路组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设计为在某些组件高于85°C的情况下仍能正常运行。这些组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。可以使用EVM用户指南中的EVM原理图来识别这些设备。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，TPS65165EVM - 233评估模块为TV和显示器TFT - LCD面板的电源设计提供了一个可靠的解决方案。通过合理的定制、正确的设置和测试以及良好的电路板布局，我们可以充分发挥该模块的性能。大家在使用这个模块的过程中，有没有什么独特的经验或遇到的问题呢？欢迎在评论区分享。