TPS2350 -48V热插拔/电源选择评估模块使用指南

在电子设计领域，热插拔技术和电源选择功能对于提高系统的可靠性和灵活性至关重要。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）的TPS2350 -48V热插拔/电源选择评估模块（EVM），了解其特点、操作规范以及如何进行评估测试。

文件下载：TPS2350EVM.pdf

一、评估模块重要声明

TI提供的HPA021A评估模块仅用于工程开发或评估目的，不适合商业使用。该模块可能在设计和制造相关的保护考虑方面不完善，可能不符合欧盟电磁兼容性和低电压指令的技术要求，也不受欧盟标记要求的约束。如果模块不符合用户指南中的规格，可在交付日期起30天内退货并获得全额退款。用户需承担模块正确和安全处理的所有责任和风险，使用前应仔细阅读用户指南中的警告和限制部分。

在使用热插拔评估模块时，安全是至关重要的。虽然在搜索热插拔评估模块的安全注意事项时遇到了网络问题未能获取更多信息，但从当前文档可知，该TPS2350 -48V热插拔/电源选择评估模块有一些明确的安全要点。

二、动态警告和限制

输入电压范围

必须在表2规定的最大输入电压范围内操作评估模块，超出指定输入范围可能导致意外操作或对模块造成不可逆转的损坏。若对输入范围有疑问，在连接输入电源前请联系TI现场代表。

输出负载范围

施加超出指定输出范围的负载可能会导致意外操作或对模块造成永久性损坏。在将任何负载连接到模块输出之前，请查阅评估模块用户指南。若对负载规格不确定，请联系TI现场代表。

高温组件

在正常操作期间，一些电路组件的外壳温度可能会超过50°C。只要保持输入和输出范围，评估模块设计为在某些组件高于50°C的情况下仍能正常工作。这些组件包括线性稳压器、开关晶体管、传输晶体管和电流感测电阻等。在操作期间将测量探头靠近这些设备时，要注意它们可能会很烫。

虽然在搜索热插拔电源管理器的工作原理时遇到网络连接问题未能获取额外信息，但我们可以从当前文档中了解TPS2350热插拔电源管理器的相关工作原理。

三、TPS2350概述

特点

• 宽输入电源范围：支持−12V至−80V的输入电压，瞬态额定值可达−100V。
• 可编程功能：可编程电流限制、线性浪涌斜率、欠压/过压阈值和滞后、故障定时器等。
• 冗余电源选择：具备冗余电源选择功能，可降低冗余电源系统中的OR损耗。
• 输出信号：提供开漏电源良好（PG）输出和开漏故障输出（FLT）。
• 封装形式：采用14引脚TSSOP封装。

工作原理

TPS2350是一款专为需要热插拔电信分配级电压的系统设计的负电压热插拔控制器。它集成了浪涌电流控制、峰值电流限制、电子断路器以及过压和欠压保护功能。在与外部N沟道FET和感测电阻配合使用时，它可以实现插件卡和模块在带电系统中的实时插入。通过一个三电阻分压器网络，可以轻松编程欠压和过压关机阈值。电源良好（PG）输出可启用下游转换器。此外，它还提供了故障卡的电气隔离、对过电流误跳闸的过滤保护以及单线故障报告等基本热插拔功能。

尽管搜索热插拔评估模块的测试方法时遇到网络问题未能获取更多资料，但从文档中我们能清晰了解到TPS2350 -48V热插拔/电源选择评估模块的测试流程。

四、评估模块测试

设备要求

使用该评估模块需要以下测试设备：

• 两台最小80VDC、3A的电源
• 一台5VDC电源
• 示波器
• 数字电压表（DVM或DMM）

设备设置

1. 将评估模块上的POWER和ENABLE开关置于OFF位置。
2. 将开关SW1的DIP开关1至4设置为ON位置。
3. 打开电源1并将输出调整为约48V，打开电源2并将输出调整为约44V，验证电源1和2的电流限制设置为至少允许提供3A，然后关闭电源。
4. 打开电源3并将输出调整为约5V，然后关闭电源。
5. 按照图4所示连接评估模块和测试设备。
6. 在示波器上，将通道放大器设置为以下刻度：
   • CH1: 2V/div
   • CH2: 2V/div
   • CH3: 5V/div
   • CH4: 20V/div
7. 为便于与本文档中的信息关联，可将示波器轨迹基线定位如图5所示。
8. 将示波器设置为在通道1的上升沿约1V电平处触发，将示波器时基设置为10ms，触发模式设置为NORMAL。

功能测试

1. 打开所有电源。
2. 将评估模块上的POWER开关置于ON位置，验证FAULT LED（D1）保持熄灭，验证在相应测试点获得表4中的电压读数。
3. 将ENABLE开关置于ON位置，验证FAULT LED（D1）保持熄灭，示波器应获取到类似于图5所示的扫描波形。
4. 使用DMM验证表5中所示的电压在指示的测试点处存在。
5. 将电表连接在TP22和TP24/TP25（即VOUT端子）之间，将电源1的电压降低到小于43.5V，验证当电源电压低于此值时，VOUT电压保持在电源2的电位约44V。
6. 将ENABLE或POWER开关（或两者）置于OFF位置，以从VOUT端子移除电源。

五、评估模块的其他特性及操作

电源连接和测试点

电源应连接到评估模块的香蕉插孔，两个48V背板电源分别连接在J1和J2、J1和J3之间，PCB插头J6用于连接外部上拉源。评估模块电路中设有多个测试点，用于波形监测，具体测试点及其关联信号见表6。

负载电容

评估模块上的电容模式C8和C9可用于安装代表模块输入大容量电容的组件，工厂默认在C8处安装了一个100µF的铝电解电容，用户可根据应用需求使用C8或C9进行进一步定制。香蕉插孔J4和J5也跨接在输出端子上，可用于连接额外负载。

电源选择器

TPS2350设备监测−48V_INA和−48V_INB处的输入电源电压，使用两个外部N沟道MOSFET选择较大幅值的电源为后端平面（负载）供电。在评估模块上，选择FET为Q2（用于电源A）和Q3（用于电源B），电源比较的滞后设置为标称400mV。通过调整两个电源的电压水平、开关电源或插拔电源插头等方式可测试电源选择功能，可在选择FET的栅极观察选择动作，也可使用电流探头监测哪个电源正在供电。

更改电流限制阈值

在插件卡上电期间，TPS2350限制由放电大容量电容引起的峰值浪涌电流。通过选择合适的感测电阻值（评估模块上为R5）可设置峰值电流水平，默认R5值为20mΩ，可根据公式(R5 = frac{V{MAX}}{I{MAX}})确定新的感测电阻值，其中(V{MAX})为感测电压限制，(I{MAX})为所需的电流限制阈值。

更改浪涌斜率

TPS2350具有浪涌斜率限制功能，在确定感测电阻后，通过在RAMP和SOURCE引脚之间连接一个小值电容即可轻松编程斜率。评估模块配备了三个预设电容值，可通过SW1的DIP开关单独或组合选择。默认电容值和相应的标称斜率见表7。若要更改浪涌斜率以更好匹配应用需求，可使用公式(C{RAMP}=frac{11.3}{100×R5×(di/dt){MAX}})计算新的斜坡电容值，其中(R5)为所选感测电阻值，((di/dt)_{MAX})为所需的最大斜率。

故障定时

当热插拔控制器限制负载电流时，片上定时器会根据既定时间限制监测此操作。超时周期由FLTTIM引脚处电容的恒流充电产生。若在定时器到期前电流调节停止，电容将放电，负载正常稳态操作开始或恢复；若定时器到期，传输FET将关闭，负载电源被禁用，FAULT输出被置位。评估模块上提供了多个电容模式用于增加或修改超时周期，C6硬连接到设备FLTTIM引脚，为默认负载提供最小故障定时器，C4和C5可通过DIP开关SW1 - 4和SW1 - 5分别接入电路。若目标应用需要不同的故障定时，可使用公式(C{FLT}=frac{54×t{FLT}}{3.75})计算新的定时电容值，其中(C{FLT})为计算值，(t{FLT})为所需的超时周期。

编程UVLO和OVLO阈值及滞后

UV和OV引脚可用于设置电路的欠压和过压阈值（分别为(V{UV})和(V{OV})）。当输入电源低于(V{UV})或高于(V{OV})时，GAT引脚保持低电平，负载电源断开，PG输出被置位；当输入电压在UV/OV窗口内时，假设所有其他输入条件对开启有效，GAT驱动被启用。阈值滞后也可外部编程，当相应输入电压超过标称1.4V参考值时，内部电流源会切换到UV和OV引脚。在评估模块上，(V{UV})和(V{OV})阈值通过三电阻分压器R1、R2和R3分别编程，工厂安装的电阻值产生的标称电压阈值见表8。可通过更改电阻值轻松修改阈值，确定所需的跳闸电压和欠压滞后后，可按相应公式计算新的电阻值。

电源良好输出（PG）

评估模块有两个节点可访问TPS2350产生的电源良好状态。测试点TP12可直接监测实际输出信号，J7处的MOD_EN输出展示了使用光电器件的隔离信号接口，可用于驱动下游转换器的使能输入。该输出参考VOUT - 节点，使用此信号需要在VS输入（J6）处提供上拉源，VS电源的要求见表2和表3。

六、总结

TPS2350 -48V热插拔/电源选择评估模块为工程师提供了一个便捷的平台，用于评估TPS2350热插拔电源管理器的性能和功能。通过了解其特点、操作规范和测试方法，工程师可以更好地应用该模块进行设计和开发。在使用过程中，务必严格遵守安全注意事项，确保操作的正确性和安全性。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。