深入了解 TPS84250EVM - 001 评估模块

在电子工程领域，一款优秀的评估模块能为工程师们提供便捷且高效的测试平台，助力产品的研发与优化。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的 TPS84250EVM - 001 评估模块。

文件下载：TPS84250EVM-001.pdf

一、模块概述

TPS84250EVM - 001 是一款专为评估集成电源解决方案（IPS）设备特性和性能而设计的评估模块。它就像是一个功能强大的“试验场”，能让工程师们轻松地对相关设备进行测试和评估。

1. 基本参数

该模块采用 TPS84250 设备，可在 7 - 50V 的输入电源下稳定工作。输出电压能通过简单的配置跳线在五个常用值中进行选择，同时，开关频率也能通过跳线在四个值中设定。它的额定输出电流可达 2.5A，并且在电路板上仅使用了少量的输入和输出电容。不过，电路板上也预留了额外输入和输出电容器的元件焊盘，方便工程师根据实际需求进行扩展。

2. 特色设计

模块还提供了一个简单的 5V 上拉电源，用于 PWRGD 引脚，该电源由输入电压供电。此外，它采用了推荐的印刷电路板（PCB）布局，这种布局能够最大程度地提升热性能，同时减少输出纹波和噪声。

二、使用入门

1. 电源连接

要开始使用 TPS84250EVM - 001，首先需要将主机电源连接到评估模块的端子块 TB1。这里的 Vin 和 GND 端子都有清晰的标记，端子块可以接受最大 16 AWG 的电线。为了进行全面的评估，主机电源必须能够调节到最高 50V，并且能够提供至少 3A 的电流。模块的输出则通过端子块 TB2 提供，电子负载或电阻负载可以连接到该端子块。

2. 测试点使用

在端子块附近提供了输入和输出电压测试点，这些测试点主要用于电压监测。工程师可以将电压表连接到这些测试点，以测量输入电压（Vin）和输出电压（Vout）。但需要注意的是，这些测试点不能用作输入电源或输出负载的连接点，因为连接到测试点的 PCB 走线并非为承载高电流而设计。

3. 跳线设置

在施加电源之前，要确保 Fsw 选择（J3）和 Vout 选择（J4）跳线存在且位置正确，以实现预期的输出电压。具体的跳线设置可以参考表 1。并且，在更改跳线设置之前，一定要先移除电源，避免出现意外情况。

Vout Select, J2 (V)	Fsw Select, J1	Minimum V IN (V)
2.5	400 kHz	7
3.3	400 kHz	7
5	500 kHz	8
12	800 kHz	15
15	1 MHz	18

确认跳线设置后，将主机输入电源设置为比所选输出电压至少高 3V 或 7V（取两者中的较大值）。开启主机电源后，确认是否获得了所选的输出电压。

三、测试点说明

模块上提供了多个测试点，这些测试点就像是工程师的“眼睛”，能帮助他们更全面地了解模块的性能。以下是各测试点的详细说明：	测试点	说明
VIN	输入电压监测点，可连接数字电压表（DVM）来测量效率。
VOUT	输出电压监测点，连接 DVM 可测量效率、线路调节和负载调节。
TB3 VIN	连接带有短接地端的示波器探头，可测量输入纹波电压。
TB4 VOUT	连接带有短接地端的示波器探头，可测量输出纹波电压和瞬态响应。
SS/TR	监测软启动电容上的电压，也可作为跟踪功能的输入。
INH/UVLO	接地该端子可禁止功率转换。当开路时，该引脚的电压为欠压锁定（UVLO）电阻分压器网络的电压。
RT/CLK	监测设备的 RT 引脚（定时电阻）。向该引脚接地添加电阻可提高开关频率，该引脚也可由 3.3V 逻辑电平时钟信号驱动，以设置开关频率，支持 400 kHz 至 1 MHz 的频率范围。
PWRGD	监测 Power Good 引脚。评估模块上提供了一个弱上拉至 5.1V 的电源。当输出电压在其标称值的 ±8% 范围内时，PWRGD 为高电平。
GND	作为仪表或示波器探头的接地点。
PH	通过示波器监测设备的相位引脚（开关节点）的测试点，可用于测量稳压器的开关频率。建议使用 x10 示波器探头监测该点，因为传统电缆或 x1 探头的杂散电容可能会影响设备的运行。
VS+	该信号监测反馈环路监测输出电压的点，可用于远程感应外部负载处的输出电压，也可作为频率响应环路分析仪的注入点，注入信号可施加在 SENSE + 和 VOUT 测试点之间。

四、操作注意事项

1. 欠压锁定（UVLO）

工厂库存评估模块的 UVLO 阈值约为 6.5V，具有 0.5V 的迟滞。输入电压必须高于 UVLO 阈值，功率转换才会开始。UVLO 阈值由电阻 R10 和 R11 设置，具体设置信息可参考数据手册。

2. 软启动

当输入电压上升到 UVLO 阈值以上时，功率转换开始，输出电压将在约 10ms 内升至最终值。如果需要增加软启动间隔，可以在评估模块底部的 C4 位置添加电容，不过工厂库存评估模块在该位置未安装元件。

3. 负载特性

TPS84250 是一款非同步降压稳压器，这意味着功率级只能提供电流，不能吸收电流。在轻负载情况下，PH 测试节点上观察到的波形会出现明显的振铃，这是正常现象。而在重负载情况下，PH 波形会变为矩形。在测量开关频率时，建议施加 1A 或更大的负载，以确保获得准确的读数。

4. 短路保护

需要注意的是，TPS84250 并非设计用于承受输出端的持续短路。它可以承受短暂的短路（< 5 秒），但持续短路可能会对设备造成永久性损坏。

五、模块材料清单

模块的材料清单涵盖了各种元件，包括电容器、电阻器、二极管、跳线等。这些元件的选择和参数设置都是经过精心设计的，以确保模块的性能和稳定性。具体的材料清单如下：	COUNT	REF DES	DESCRIPTION	PART NUMBER	MFR
0	C10	Capacitor, aluminum, 35 V DC, ±20%, 100 µF, 6.3 mm x 11 mm	ESMG350ELL101MF11D	United ChemiCon
1	C11	Capacitor, ceramic, 100 V, 5%, NP0, 100 pF, 0603	C1608C0G2A101F	TDK
3	C1 - 3	Capacitor, ceramic, 100 V, 5%, X7R, 2.2 µF, 1210	C3225X7R2A225K	TDK
0	C4	Capacitor, ceramic, 100 V, 10%, X7R, 2200 pF, 0603	STD	STD
1	C5	Capacitor, aluminum, 100 V, 20%, 22 µF, 0.200 inch Dia.	EKZE101ELL270MHB5D	United ChemiCon
4	C6 - 9	Capacitor, ceramic, 25 V, 10%, X7R, 22 µF, 1210	GRM32ER71E226KE15L	MuRata
1	D1	Diode, Zener, 5.1 V, 500 mW, SOD - 123	DDZ9689 - 7	Diodes Inc
1	J1	Header, male 2x4 pin, 100 - mil spacing, 0.20 inch x 0.40 inch	PEC04DAAN	Sullins
1	J2	Header, male 2x5 pin, 100 - mil spacing, 0.100 inch x 5 inch x 2 inch	PEC05DAAN	Sullins
1	R1	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 10 Ω, 0603	STD	STD
1	R10	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 174 k Ω, 0603	STD	STD
1	R11	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 40.2 k Ω, 0603	STD	STD
1	R12	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 49.9 k Ω, 0603	STD	STD
1	R13	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 24.9 k Ω, 0603	STD	STD
1	R2	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 36.5 k Ω, 0603	STD	STD
1	R3	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 88.7 k Ω, 0603	STD	STD
2	R4 R6	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 21.5 k Ω, 0603	STD	STD
1	R5	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 9.76 k Ω, 0603	STD	STD
1	R7	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 1.13 M, 0603	STD	STD
1	R8	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 267 k Ω, 0603	STD	STD
1	R9	Resistor, chip, 1/10 W, 1%, 178 k Ω, 0603	STD	STD
2	TB1 - 2	Terminal block, 2 pin, 15 A, 5.1 mm, 0.40 inch x 0.35 inch	ED120/2DS	OST
0	TB3 - 4	Header, male 2 pin, 100 - mil spacing, 0.100 inch x 2 inch	PEC02SAAN	Sullins
7	TP1 - 2 TP7 - 8 TP10 - 11 TP13	Test point, white, thru hole, 5012, 0.125 inch x 0.125 inch	5012	Keystone
6	TP3 - 6 TP9 TP14	Test point, black, thru hole, 5011, 0.125 inch x 0.125 inch	5011	Keystone
1	U1	7 V to 50 V Input, 2.5 - A Non - synchronous Buck, QFN	TPS84250RKG	TI
1	PCB	PCB, FR4, 0.062 inch, 1 oz copper all layers, 4.0 inch x 2.0 inch	PWR087	TI
2	Shunt (5)	Connector, jumper, shorting, gold flash, 2 (1 x 2) x 100 mil	SPC02SYAN	Sullins
4	Standoff	Bumpon hemisphere 0.44 inch x 0.20 inch clear, 0.440 inch x 0.200 inch	SJ - 5303	3M
1	--	Label, 1.25 inch x 0.25 inch	THT - 13 - 457 - 10	Brady

六、法规合规信息

1. 美国法规

对于未获得 FCC 批准的评估模块，该套件旨在让产品开发人员评估与套件相关的电子元件、电路或软件，以确定是否将其纳入成品中，软件开发者也可使用该套件为最终产品编写软件应用程序。该套件不是成品，组装后除非首先获得所有必要的 FCC 设备授权，否则不得转售或以其他方式销售。

对于标注为符合 FCC 第 15 部分的评估模块，操作需满足两个条件：一是设备不得造成有害干扰；二是设备必须接受任何接收到的干扰，包括可能导致意外操作的干扰。未经负责合规的一方明确批准的更改或修改可能会使用户操作设备的权限无效。

2. 加拿大法规

对于获得加拿大工业部 RSS - 210 合格证书的评估模块，包括无线电发射器的设备需遵守相关规定，操作需满足两个条件：一是设备不得造成干扰；二是设备必须接受任何干扰，包括可能导致设备意外操作的干扰。对于包括可拆卸天线的设备，必须使用经加拿大工业部批准的天线类型和最大（或更小）增益的天线，以减少对其他用户的潜在无线电干扰。

3. 日本法规

在日本使用未获得日本无线电法技术法规认证的评估模块时，用户必须遵守以下规定之一：在屏蔽室或其他符合特定规定的测试设施中使用；获得实验电台许可证后使用；获得技术法规合规认证后使用。并且，在转让评估模块时，必须向受让方提供相同的通知，否则可能会受到日本无线电法的处罚。

七、总结

TPS84250EVM - 001 评估模块为工程师们提供了一个全面且便捷的平台，用于评估集成电源解决方案设备的性能。通过合理使用该模块的各项功能和测试点，工程师们可以更深入地了解设备的特性，为产品的设计和优化提供有力支持。但在使用过程中，一定要严格遵守相关的操作注意事项和法规要求，确保测试过程的安全和准确。大家在使用这个模块的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。