TPS2412/13评估模块HPA227使用指南

在电子设计领域，电源管理是一个至关重要的环节。今天我们来深入了解一下德州仪器（TI）的TPS2412/13评估模块HPA227，这个模块是工程师和技术人员在电源设计中进行测试和验证的有力工具。

文件下载：TPS2412EVM.pdf

一、模块概述

TPS2412/13评估模块HPA227的主要目的是方便用户操作，它是对TPS2412/13数据手册、HPA227原理图以及HPA227电路板标签的补充。

TPS2412能够控制一个N沟道MOSFET，使其在电路中作为理想二极管工作。它通过引脚A和C监测MOSFET的源极和漏极电压。当(V{AC})超过10 mV时，TPS2412将MOSFET的栅极驱动为高电平；当(V{AC})低于一个阈值时，MOSFET将关闭，这个阈值既可以编程，又取决于选择的是TPS2412还是TPS2413。其中，TPS2412的固定关断点为3.0 mV (V_{AC}) ，而TPS2413与TPS2412类似，但它的MOSFET关断点可以通过电阻编程，甚至可以设置为略负值，允许一定的反向电流。

评估模块的设置是使用两个TPS2410和MOSFET对两个电源进行线或连接，为负载提供冗余电源。

二、所需材料

TI提供的材料

• TPS2412评估模块
• TPS2412参考设计文档和数据手册

用户需要准备的材料

• 两个用于线或连接到负载的电源，最大电流可达15 A
• 一个1 - 5 V的电源用于(V_{DD})
• 电源电缆
• 负载，可以是有源负载、功率电阻或实际负载
• 示波器
• 电流探头
• 差分探头

三、跳线说明

1. 跳线J1、J2、J8、J9

(V{DD})可以由输入电源引脚A供电，此时跳接J1 - 2、3和J9 - 2、3；当由负载引脚C供电时，跳接J1 - 1、2和J9 - 1、2。如果A和C的电压小于3 V，则将5 V连接到(V{DD}) ，跳接J1 - 1到J2 - 2以及J8 - 1到J9 - 2。

2. 跳线J13

J13是毛刺FET的栅极电压跳线。当PS1电压大于5 V时，跳接J13 - 2、3；当PS1电压小于5 V时，跳接J13 - 1、2以使用5 V电源。

3. 跳线J14

J14用于在电源出现毛刺时短路限流电阻。只有当电压小于3 V且由于限流没有产生毛刺时，才安装此跳线。

四、操作步骤

1. 跳线设置

建议按照表1进行初始跳线设置。模块具有灵活性，可以在开始后根据需要更改跳线以在其他配置下运行。初始设置完成后，参考原理图并根据测试要求设置跳线。

Jumper	Function	Selection	Comment
J1	5 V to V DD , CH1	Open
J2	A or C to V DD , CH1	Jumper A – V DD	Connects A
J8	5 V to V DD , CH2	Open
J9	A or C to V DD , CH2	Jumper A - V DD	Connects A
J13	PS1 to Glitcher	Jumper PS1 to Glitcher	Connects PS1
J14	Glitcher	Open	Shorts 1 Ω

2. 电源连接

按照表2将电源和负载连接到TPS2410测试卡。对于IRl3713S，负载小于30 A是安全的。负载可以是测试负载或实际系统负载。

Connection	Supply	Terminal
	+V	PS1, J3
PS1	GND	PS1GND, J27
	+V	PS2, J10
PS2	GND	PS2GND, J11
5 V	5 V	J15 - 2
5GND	GND	J5 J15 - 1
Load +	Load
Load -	GND	J7

3. 测试点

表3列出了一些常见的测试点，原理图上还有更多测试点。

Function	TP Channel 1	TP Channel 2
A	TP3	TP11
C	TP1	TP9
GATE	TP6	TP14

4. (R_{SET})设置

(R{SET})用于在TPS2411中编程MOSFET的关断点，计算公式为[R{S E T}=left(frac{-500}{V{O F F}-0.003}right)] 。计算并安装(R{SET})电阻，两个通道的元件参考编号总结在表4中。

R SET	CH1	CH2
Resistor	R2	R4

5. 测试方法

评估模块有几种操作模式来观察系统响应，用户也可以对评估模块进行修改以进行其他方式的测试。

6. 调整输入电源

改变输入电压以观察系统行为。可以按照表1设置跳线，将电源调至典型的12 V。负载将在两个电源之间共享，两个栅极都将导通，电源电流表将显示输出。稍微降低一个电源电压，注意该通道的通态FET栅极关闭，另一个通道的FET栅极增加以保持FET导通为负载供电。使用示波器观察FET栅极，使用电压表验证导通通道的(V_{DS})为几十毫伏。

7. 毛刺发生器

设置电源使PS1电源为负载供电，可以是相等或略有差异的电压。按下标有PULSE的瞬时开关S1，开关闭合会在输入电源上施加一个1 - Ω的负载1 ms。观察输入电源毛刺对MOSFET栅极和负载电压的影响。

8. 输入电源测试

可以通过循环供电、断开输入、热插拔和短路电源来测试输入变化。

9. 负载变化测试

可以通过外部开关切换额外的负载来动态改变负载，也可以使用一些功率负载测试设备来动态改变负载。

五、原理图和电路板布局图

文档中提供了TPS2412/13的原理图和布局图，这些图对于理解模块的电路结构和进行调试非常有帮助。

六、材料清单

表5列出了TPS2412/13评估模块的材料清单，包括电容、电阻、MOSFET、跳线、测试点等元件的详细信息。

七、警告和限制

在操作这个评估模块时，务必在输入/输出电压范围0.8 V至18 V +/-5%内运行。超过指定的输入范围可能会导致意外操作和/或对评估模块造成不可逆的损坏。如果对输入范围有疑问，请在连接输入电源之前联系TI的现场代表。

此外，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。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。

通过对TPS2412/13评估模块HPA227的详细了解，我们可以更好地利用这个模块进行电源设计和测试。大家在使用过程中遇到什么问题，欢迎一起交流探讨。