TPS25741EVM-802和TPS25741AEVM-802评估模块：桌面应用的USB PD解决方案

在电子设备的电源管理领域，USB Type - C电源传输（PD）技术正变得越来越重要。德州仪器（Texas Instruments）的TPS25741EVM - 802和TPS25741AEVM - 802评估模块为我们提供了一个很好的平台，用于评估TPS25741和TPS25741A这两款USB Type - C PD源控制器的性能。今天，我们就来深入了解一下这两个评估模块。

文件下载：TPS25741EVM-802.pdf

一、模块概述

1.1 功能特点

这两个评估模块支持一系列实用的功能：

• USB Type - C PD通信协议：通过CC1和CC2引脚实现USB Type - C PD通信协议，确保设备之间的高效通信。
• 输出电压选择：根据请求可选择2种输出电压。TPS25741EVM - 802可输出5V、12V或5V、20V；TPS25741AEVM - 802可输出5V、9V或5V、15V。
• 输出电流：所有电压水平下最大输出电流可达3A，默认值为3A。
• 平滑电压过渡：符合USB PD2.0规范，实现平滑的电压过渡。

1.2 应用场景

该评估模块适用于多种桌面相关的应用，如桌面电脑、显示器、PC扩展坞以及带有数据传输功能的USB电源适配器等。

1.3 电气规格

在25°C的条件下，其电气规格如下：	特性	TPS25741EVM - 802	TPS25741AEVM - 802
输入电压范围（推荐）	22V至28V	22V至28V
输入电压范围（绝对最大）	0V至28V	0V至28V
工作输出电流	默认3A，可配置为5A	默认3A，可配置为5A
过流保护	默认4.2A，可配置为6.3A	默认4.2A，可配置为6.3A
输出电压	5V、12V、20V	5V、9V、15V
广告电压	5V、12V、20V	5V、9V、15V
广告电流	3A（默认）	3A（默认）

二、模块工作原理

2.1 电源输入与转换

从原理图可知，24V直流输入可通过J11端子或J9和J13连接器接入。模块中有两个DC - DC输出节点，分别由两个独立的TPS54531（U1、U4）及相关电路进行调节。

2.2 电压切换机制

当USB Type - C上游端口（UFP）插入J12时，TPS25741或TPS25741A通过CC1或CC2检测到UFP，Q7会被GDNG导通。若建立5V合约，Q8会被G5V导通，5V电压将被施加到VBUS；若建立12V合约，Q8先关闭，然后Q3和Q4被GDPG导通，12V电压将被施加到VBUS。电压请求由TPS25741或TPS25741A处理，然后通过栅极驱动器（GDNG、G5V、GDPG）进行中继。

2.3 节能特性

DC - DC转换器在未连接状态下可实现节能功能。U4在插入有效UFP之前不会被启用，通过使用TPS54531的使能引脚，可以最小化功耗。若要将U4配置为始终开启，可移除R45和R51，并安装R21。

三、模块配置

3.1 物理访问

• 连接器和LED功能：不同的连接器和LED有各自的功能，如J13用于电源总线输入，D9用于指示输入电源等。
• 跳线功能：跳线J4可用于编程TPS25741和TPS25741A的PSEL和PCTRL引脚，以向UFP宣传功率水平；J16用于断开D2、D3、D4等。
• 测试点：测试点可用于监测各种电压和信号，如TP13用于监测输入电压，TP18用于监测5V降压输出等。

3.2 广告水平设置

可以使用J4和J3来配置广告功率、电压和电流，具体设置可参考相关原理图。

3.3 设备设置

要使用该评估模块，需要准备以下设备：

• 能够输出24V、最好为3A（72W）的电源。
• 电阻或电子负载。
• 支持PD的UFP，用于协商电压。
• USB Type - C电缆。

四、模块操作与测试结果

4.1 操作步骤

• 打开输入电源至24V。
• 通过USB Type - C电缆将UFP连接到TPS25741或TPS25741A评估模块。
• 从UFP向评估模块发出所需的电压请求。
• 根据需要在J8和J14之间连接负载，以测试功能和其他性能。

4.2 测试结果

文档提供了在不同负载条件下（(V_{IN}=24V)）的典型性能波形，包括5V和12V、5V和20V之间的多路复用、电压过渡、短路启动、负载阶跃以及过流保护触发等情况。不过，实际性能数据会受到测量技术和环境变量的影响，这些曲线仅作参考。

五、模块布局与物料清单

5.1 板布局图像

文档给出了顶层组件图和PCB布局图像，包括顶层、信号层1、信号层2和底层，有助于工程师了解模块的物理结构。

5.2 物料清单

详细列出了评估模块的物料清单，包括各种电容、电阻、二极管、MOSFET、电感、连接器等元件的规格、数量、制造商和替代型号等信息。

六、使用注意事项

6.1 适用范围

该评估模块仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中对德州仪器半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装到任何成品中，也不适合消费者或家庭使用。

6.2 保修与责任

德州仪器对评估模块提供90天的保修，若评估模块不符合规格，需在交付后10个工作日内通知德州仪器。德州仪器的责任仅限于修理、更换评估模块或对用户账户进行信用处理。

6.3 法规通知

在不同地区使用该评估模块时，需要遵守相应的法规要求，如美国的FCC规定、加拿大的Industry Canada规定、日本的无线电法规定以及欧盟的电磁兼容性指令等。

6.4 使用限制与警告

评估模块不得用于功能安全和/或安全关键评估，用户在操作前必须阅读并遵守用户指南和其他相关文档中的警告和限制通知，确保在推荐的规格和环境条件下操作，避免超出性能评级和规格，以免造成人身伤害、财产损失或设备损坏。

总之，TPS25741EVM - 802和TPS25741AEVM - 802评估模块为工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发基于USB Type - C PD技术的桌面应用。在使用过程中，我们必须严格遵守相关的规定和注意事项，以确保安全和正确的操作。大家在实际应用中是否遇到过类似评估模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享。