TPS22968EVM - 007 双 4A 负载开关评估模块使用指南

在电子设备设计中，负载开关是一个关键组件，它能够有效地控制电路的通断，保护设备免受电流冲击。今天我们要介绍的是德州仪器（Texas Instruments）的 TPS22968EVM - 007 双 4A 负载开关评估模块，它为工程师提供了一个便捷的平台来测试和评估 TPS22968 负载开关的性能。

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一、TPS22968 设备概述

1. 基本参数

TPS22968 设备包含两个 N 沟道 MOSFET，可在 0.8V 至 5.5V 的输入电压范围内工作，每个通道可支持高达 4A 的最大连续电流。

2. 控制特性

每个开关由一个开/关输入（ON1、ON2）独立控制，该输入能够直接与低电压 GPIO 控制信号接口。此外，芯片内部添加了一个 260Ω 的负载电阻，用于在开关关闭时实现快速输出放电（QOD）。

3. 上升时间控制

为了避免浪涌电流，设备的上升时间由内部控制，并且可以通过 CTx 引脚的陶瓷电容进行调整。

4. 封装形式

TPS22968 采用小巧的 2mm x 3mm 14 引脚 SON 封装，集成了散热垫，允许高功率耗散。

二、典型应用场景

TPS22968 适用于多种应用场景，包括但不限于：

• 笔记本电脑：如 Ultrabooks、Notebooks/Netbooks 等，可有效管理电源分配。
• 平板电脑：确保设备在不同工作状态下的电源稳定。
• 消费电子：如智能手机、智能手表等，提高设备的电源效率。
• 机顶盒：优化电源管理，降低功耗。
• 工业系统：保障工业设备的稳定运行。
• 电信系统：为通信设备提供可靠的电源控制。

三、评估模块特点

1. 可配置上升时间

通过外部电容，可以灵活配置开关的上升时间，满足不同应用的需求。

2. 高电流连接端子

具备高电流连接端子，可支持 4A 的最大连续开关电流操作。

3. 宽输入电压范围

VIN 输入电压范围为 0.8V 至 5.5V，VBIAS 电压范围为 2.5V 至 5.5V，适应多种电源环境。

4. 可配置开关模式

评估模块可配置为单开关或并联开关模式，增加了使用的灵活性。

5. 精确测量连接点

提供 VIN、VOUT、VBIAS、ON 引脚的连接点，以及 SENSE 连接，可精确测量 VIN 和 VOUT 电压。

四、电气性能与设计

1. 电气性能规格

具体的电气性能规格可参考参考数据表 SLVSCG3。

2. 原理图与布局

评估模块的原理图展示了各个组件的连接方式，而布局图则显示了模块的物理结构，包括顶层和底层的设计。

五、评估模块设置

1. 输入输出连接

• 输入连接（J1 VIN1/J2 VIN2）：将输入源的正极连接到 J1 和 J2 端子，负极连接到 GND 连接点。
• 输出连接（J3 VOUT1/J4 VOUT2）：将输出的正极连接到 J3 和 J4 端子，负极连接到 GND 连接点。

2. VBIAS 连接（JP1）

JP1 用于将 VBIAS 连接到 VIN1 电压源。VBIAS 必须保持在 2.5V - 5.5V 之间，以确保 TPS22968 设备正常工作。如果测试条件涉及 VIN1 低于 2.5V，则需要移除 JP1 上的短路片，并在 TP10 处连接 VBIAS 电压。

3. 电容与电阻连接

• 输入电容（JP2/JP3）：正常操作时，移除 JP2 和 JP3 上的短路片。这些跳线将未安装的 C1 和 C2 电容从设备输入连接到地。
• 输出电容（JP4/JP5）：正常操作时，移除 JP4 和 JP5 上的短路片。这些跳线将未安装的 C7 和 C10 电容从设备输出连接到地。
• 输出电阻（JP6/JP7/JP8/JP9）：正常操作时，不放置短路片。可使用短路片将 R1 - R4 负载电阻从设备输出连接到地。

4. 输出并联连接（JP10/JP11/JP12/JP13）

用于将 VOUT1 和 VOUT2 连接在一起，在测试两个设备开关的并联配置时使用。

5. 测试点

评估模块提供了多个测试点，用于测量和监控各种参数，如 VIN、VOUT、VBIAS 等。具体测试点的功能可参考文档中的列表。

六、测试程序

1. RON 测试程序

1. 按照推荐的测试设置图设置评估模块。
2. 将 SOURCE1 电平设置为 5.0V。
3. 在 JP1 上放置短路片。
4. 将 ON1 连接到 1.05V 至 5.5V 的直流源，可使用 SOURCE1 电源。
5. 将 ON2 连接到 GND，使开关 2 处于关闭状态。
6. 在 VOUT1 和 VOUT2 上放置负载。
7. 打开 SOURCE1。
8. 记录 METER1 的电压读数和 SOURCE1 的输入电流读数，通过将 METER1 电压除以 SOURCE1 电流计算 Ron。
9. 关闭 SOURCE1。
10. 将 ON1 从 SOURCE1 移除并连接到 GND。
11. 将 ON2 从 GND 移除并连接到 SOURCE1。
12. 打开 SOURCE1。
13. 记录 METER2 的电压读数和 SOURCE1 的输入电流读数，计算开关 2 的 Ron。
14. 关闭 SOURCE1。

2. tR、tON、tF、tOFF 测试程序

1. 上升时间（tR）由每个开关通道的 CT 电容值选择，评估模块默认 CT 值为 1nF。
2. 按照推荐的测试设置图设置评估模块。
3. 将 SOURCE1 电平设置为 5.0V。
4. 在 JP1 上放置短路片。
5. 在 VOUT1 和 VOUT2 上放置负载（建议使用 10Ω、3.25W 电阻）。
6. 将信号发生器输出设置为 0 - 2Vpp、10 - 100Hz、25% 占空比。
7. 打开 SOURCE1。
8. 启用信号发生器输出。
9. 使用示波器观察上升时间（tR）和导通时间（tON），将示波器触发同步到 ON 信号的上升沿。
10. 通过将示波器触发同步到 ON 信号的下降沿，观察下降时间（tF）和关断时间（tOFF）。
11. 关闭 SOURCE1 并禁用信号发生器输出。

七、性能数据与典型特性曲线

文档中提供了 TPS22968EVM - 007 的典型性能曲线，包括 tR 和 tON 的示波器捕获、tF 和 tOFF 的示波器捕获以及并联开关操作的相关数据。

八、物料清单

评估模块的物料清单列出了各个组件的详细信息，包括电容、电阻、跳线、测试点、端子块、集成电路等。

九、注意事项

1. 静电防护

评估模块对静电敏感，操作时应采取静电防护措施。

2. 清洁要求

模块必须保持清洁，无焊剂和其他污染物，不允许使用免清洗焊剂。

3. 工艺标准

模块必须符合 IPC - A - 610 Class 2 工艺标准。

4. 法规合规

评估模块可能需要遵守联邦通信委员会（FCC）和加拿大工业部（IC）的规则。用户应确保在合法的频率和功率限制内使用，并遵守当地法规。

5. 安全使用

评估模块仅用于实验室/开发环境的初步可行性评估，不适合作为成品使用。用户应确保遵守相关法规和安全标准，承担使用过程中的责任和风险。

通过以上介绍，相信大家对 TPS22968EVM - 007 双 4A 负载开关评估模块有了更深入的了解。在实际应用中，工程师可以根据具体需求进行配置和测试，以充分发挥该模块的性能。你在使用类似负载开关评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。