探索TPS22914/15EVM - 078：2A负载开关IC评估模块

在电子设计领域，负载开关是一个关键的组件，它能够有效地控制电源与负载之间的连接。今天我们要介绍的是德州仪器（Texas Instruments）的TPS22914/15EVM - 078评估模块，它为我们提供了便捷的方式来评估4引脚YFP封装负载开关。

文件下载：TPS22914CEVM-078.pdf

1. 模块概述

1.1 基本描述

TPS22914/15EVM是一块双面印刷电路板（PCB），上面搭载了TPS22914/15负载开关器件。其VIN和VOUT连接以及PCB布局能够处理高连续电流，为被测器件提供低电阻的电流通路。同时，测试点连接让用户可以根据自定义的测试条件控制设备，并进行精确的导通电阻（(R_{ON})）测量。

1.2 突出特性

• 宽输入电压范围：VIN输入电压范围为1.05 V至5.5 V，这使得它在多种电源环境下都能正常工作。
• 便捷的引脚访问：该评估模块允许用户访问TPS22914/15负载开关器件的VIN、VOUT、GND和ON引脚。
• 内置电容：板载 (C{IN}) 和 (C{OUT}) 电容，有助于稳定电源输入和输出。
• 高电流处理能力：最大连续电流可达2 A，满足许多负载的供电需求。
• 小巧的尺寸：负载开关解决方案尺寸为 (24 ~mm^{2})，适合对空间要求较高的设计。

2. 电气性能

要了解TPS22914/15详细的电气特性，可参考数据手册SLVSCO0。不过，我们可以先从表1中了解一些关键的性能指标，如上升时间、输出电流额定值、使能特性和输出放电特性等。

EVM	Device	Rise Time Typical	VIN (V)	Maximum Continuous Current	Enable (ON Pin)	Quick Output Discharge
HVL078 - 001	TPS22915B	60 μ s	3.3	2A	Active High	Yes
HVL078 - 002	TPS22914B	60 μ s	3.3	2A	Active High	No
HVL078 - 003	TPS22915C	1000 μ s	3.3	2A	Active High	Yes
HVL078 - 004	TPS22914C	1000 μ s	3.3	2A	Active HIgh	No

3. 模块布局与连接

3.1 原理图与布局图

该评估模块有对应的原理图和布局图（图1 - 4），它们展示了电路的连接方式和元器件的布局。原理图有助于我们理解电路的工作原理，而布局图则在实际的硬件设计和调试中非常有用。

3.2 跳线与连接器设置

• J1 - 输入连接：这是输入源引线的连接点。将正极引线连接到J1 - 1或2（+）端子，负极引线连接到J3 - 1或2（-）端子（GND）。
• J2 - 输出连接：用于连接评估模块的输出。将正极引线连接到J2 - 1或2（+）端子，负极引线连接到J4 - 1或2（-）端子（GND）。
• JP1 - ON：这是器件的使能输入。必须在JP3的高或低位置安装短路跳线，因为TPS22914/15是高电平有效，ON引脚不能浮空。也可以移除分流器并将信号连接到TP2，来应用外部使能源。具体的ON和OFF电压电平设置可参考数据手册，还可以在此处连接开关信号。
• TP1 - VIN Sense, TP3 - VOUT Sense：当需要非常精确地测量输入或输出时，可以使用这两个连接点。在测量从VIN到VOUT的电压降以计算电阻时，应使用这些感测连接进行 (R_{ON}) 测量。
• JP2 - 输入电容：在正常运行期间，将短路跳线放在JP2上，这会将C1电容从器件的输入连接到地。关于选择输入电容的更多信息，可以参考数据手册的应用部分。
• JP3 - 输出电容：正常运行时，在JP3上放置短路跳线，将C2电容从器件的输出连接到地。同样，选择输出电容的详细信息可在数据手册的应用部分找到。
• J3 - J4 – GND：这些是接地连接点。

4. 操作方法

操作TPS22914/15EVM - 078评估模块时，需要将VIN电源的正极连接到J1处的VIN，负极连接到J3处的GND。该评估模块的输入电压范围为1.05 V至5.5 V。可以通过J2 VOUT和J4 GND向开关施加外部输出负载，其最大连续电流额定值为2 A。根据需要配置JP1，并且必须安装JP1才能正常工作。当ON引脚被置为高电平时，TPS22914/15的输出将被使能。

5. 测试配置

5.1 导通电阻（(R_{ON})）测试设置

图5展示了测量导通电阻的典型设置。通过感测连接测量开关两端的电压降，然后将其除以流入负载的电流，即可得到 (R_{ON}) 电阻。

5.2 压摆率测试设置

图6展示了测量负载开关压摆率的测试设置。使用函数发生器向开关的ON引脚施加方波，使用电源向VIN端子施加电压。使用示波器观察VOUT处的波形，以测量在给定输入电压下开关的压摆率和上升时间。

5.3 VOUT压摆率示例

图7给出了在 (V{IN}=3.3 ~V) 和 (R{L}=10 Omega) 条件下的TPS22914/15 Vout (t_{R}) 示例，这有助于我们直观地了解开关在特定条件下的性能。

6. 物料清单（BOM）

该评估模块的物料清单包含了各种元器件，如PCB、电容、连接器、测试点等。详细的清单如下：

Qty	Designator	Value	Description	Package Reference	Manufacturer	Part Number
1	!PCB1		Printed Circuit Board		Any	HVL078
1	C1	1uF	CAP, CERM, 1uF, 25V, +/-10%, X7R, 0603	0603	MuRata	GRM188R71E105KA12D
1	C2	0.1uF	CAP, CERM, 0.1uF, 100V, +/-10%, X7R, 0603	0603	MuRata	GRM188R72A104KA35D
4	J1, J2, J3, J4	PEC02S AAN	Header, Male 2 - pin, 100mil spacing	0.100 inch x 2	Sullins	PEC02SAAN
1	JP1		Header, 100mil, 3x1, Tin plated, TH	Header, 3 PIN, 100mil, Tin	Sullins Connector Solutions	PEC03SAAN
2	JP2, JP3		Header, 100mil, 2x1, Tin plated, TH	Header, 2 PIN, 100mil, Tin	Sullins Connector Solutions	PEC02SAAN
1	LBL1		Thermal Transfer Printable Labels, 0.650" W x 0.200" H - 10,000 per roll	PCB Label 0.650"H x 0.200"W	Brady	THT - 14 - 423 - 10
3	SH - J1, SH - J2, SH - J3	1x2	Shunt, 100mil, Gold plated, Black	Shunt	3M, alternate: Samtec	969102 - 0000 - DA, alternate: SNT - 100 - BK - G
2	TP1, TP3	Red	Test Point, Multipurpose, Red, TH	Red Multipurpose Testpoint	Keystone	5010
1	TP2	Yellow	Test Point, Multipurpose, Yellow, TH	Yellow Multipurpose Testpoint	Keystone	5014
1	U1		Single Channel Ultra - Low Resistnace Load Switch	YFP0004ABAB	Texas Instruments	TPS22915BYFP
1	U1		Single Channel Ultra - Low Resistnace Load Switch	YFP0004ABAB	Texas Instruments	TPS22914BYFP
1	U1		Single Channel Ultra - Low Resistnace Load Switch	YFP0004ABAB	Texas Instruments	TPS22915CYFP
1	U1		Single Channel Ultra - Low Resistnace Load Switch	YFP0004ABAB	Texas Instruments	TPS22914CYFP
0	FID1, FID2, FID3		Fiducial mark. There is nothing to buy or mount.	Fiducial	N/A	N/A

总结

TPS22914/15EVM - 078评估模块为电子工程师提供了一个全面、便捷的平台，用于评估TPS22914/15负载开关的性能。通过对其电气性能、布局连接、操作方法和测试配置等方面的了解，我们可以更好地将其应用到实际的电子设计中。你在使用类似的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。