TPS259250-61EVM评估模块：5V/12V eFuse保护开关的全面评测

在电子设计领域，保护开关的性能对于整个系统的稳定性和安全性至关重要。德州仪器（Texas Instruments）的TPS259250/61系列eFuse保护开关，为5V和12V系统提供了可靠的过流和浪涌电流保护。今天，我们就来深入了解一下用于评估这些器件的TPS259250 - 61EVM评估模块。

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1. 评估模块简介

TPS259250 - 61EVM允许对TI的TPS259250/61器件进行参考电路评估。TPS259250和TPS259261分别是具有锁存和自动重试操作功能的5V/12V eFuse保护开关。

1.1 评估模块特性

• 宽电压范围操作：
  • TPS259250DRCR可在4.5V至5.5V（典型值）范围内工作，CH1上升输入电压开启阈值为4.3V（典型值），上升输出电压钳位阈值（OVP）为6.1V（典型值），下降输入电压关闭阈值（UVLO）为4.2V（典型值）。
  • TPS259261DRCR可在4.5V至13.5V（典型值）范围内工作，CH2上升输入电压开启阈值为4.3V（典型值），上升输出电压钳位阈值（OVP）为15V（典型值），下降输入电压关闭阈值（UVLO）为4.2V（典型值）。
• 可编程电流限制：支持2.1A至5.1A的可编程电流限制，可根据实际应用需求进行灵活调整。
• 可编程输出压摆率：可以控制输出电压的上升速率，减少浪涌电流对系统的影响。
• 不同的故障响应模式：TPS259250DRCR具有锁存功能，而TPS259261DRCR具有自动重试功能。
• 其他特性：配备复位按钮、板载瞬态抑制二极管用于过压输入保护、输出端的普通二极管可防止负载移除时的负尖峰，还具备反极性保护功能。

1.2 评估模块应用

该评估模块适用于多种应用场景，包括白色家电、硬盘和固态硬盘驱动器、Thunderbolt主机端口、热插拔板、PCI/PCIe卡、服务器、机顶盒、DVD和蓝光设备等。

2. 评估模块描述

TPS259250 - 61EVM支持对TPS259250/61器件的全面评估，在两个通道（CH1和CH2）上分别支持器件的两种版本（锁存和自动重试）。输入电源通过J1（CH1）和J6（CH2）接入，J2（CH1）和J8（CH2）则提供与负载的输出连接。

2.1 保护电路

D1/C1（CH1）和D4/C8（CH2）为TPS259250/61（分别为U1和U2）提供输入保护，D2/C2（CH1）和D6/C6（CH2）则提供输出保护，并应对负载的浪涌电流需求。

2.2 复位与指示

S1和S2分别用于对U1和U2进行复位或禁用操作。D3为CH1和CH2提供电源良好（PG）指示灯。

2.3 选项与设置

TPS259250/61 EVM具有不同的选项和设置，具体参数如下表所示：	部件编号	EVM功能	通道	Vin范围	UVLO	OVP	电流限制			故障响应
						低设置	无跳线	高设置
TPS259250 - 61EVM	5V/12V eFuse保护开关	CH1	4.5V - 5.5V	4.2V	6.1V	2.1A	5.1A	3.7A	锁存
		CH2	4.5V - 13.5V	4.2V	15V	2.1A	5.1A	3.7A	自动重试

3. 原理图

评估模块的原理图清晰地展示了各个元件的连接方式和信号流向，对于理解电路的工作原理和进行故障排查非常有帮助。

4. 通用配置

4.1 物理访问

了解评估模块的输入和输出连接器功能、测试点位置以及跳线功能是进行测试和调试的基础。

• 输入和输出连接器：J1和J6分别为CH1和CH2提供输入电源，J2和J8则分别输出CH1和CH2的电源。
• 测试点：每个通道都有多个测试点，用于监测输入电压、使能信号和输出电压等参数。
• 跳线：J3和J7用于设置CH1和CH2的电流限制，D4（绿色）作为电源良好指示灯。

4.2 测试设备与设置

进行评估测试需要准备合适的测试设备，包括：

• 电源：一个可调电源，输出范围为0V至20V，输出电流限制为0A至6A。
• 仪表：至少需要一个数字万用表（DMM），如果需要同时进行多项测量，可能需要更多。
• 示波器：如DPO2024或Lecroy 424示波器，以及三个10x电压探头和一个直流电流探头。
• 负载：一个电阻负载，能够承受12V和5V下高达6A的直流负载，并能承受输出短路。

4.3 测试设置与程序

4.3.1 测试程序

1. 将电源输出电压设置为0V。

2. 打开电源，根据下表设置输出电压和电流限制：	EVM	通道	电压设定点	电源电流限制
   TPS259250 - 61EVM	CH1(J1)	5 ± 0.1 VDC	6 A ± 0.25 ADC
   	CH2(J6)	12 ± 0.2 VDC

3. 关闭电源，按照原理图连接TPS259250 - 61EVM的CH1和CH2。

4. 默认的EVM跳线设置如下表所示：	J3(CH1)	J5 (CH1)	J7 (CH2)	J9(CH2)	J4(VOUT1)
   2 - 3	安装	2 - 3	安装	2 - 3

5. 分别对CH1和CH2进行测试，确保输出负载禁用，电源设置正确。连接DMM的负探头到TP7（CH1）或TP4（CH2）测试点，正探头按照测试点描述连接。打开电源，验证各测试点的电压是否符合预期。
6. 在J2和J8处连接2A负载电流。

4.3.2 通道测试

• CH1（J1）：按下EVM的RST开关S1，验证VOUT1（TP3）的电压是否开始下降到5V以下。释放S1后，降低VIN1（TP1）的输入电压，监测VOUT1，当VIN1达到4.3V（±0.3V）时，VOUT1应完全关闭。增加VIN1的输入电压，当VIN1超过6.1V时，VOUT1应被钳位在6.1V（±0.4V）。最后将电源电压调整到5V，关闭电源。
• CH2（J6）：按下EVM的RST开关S2，验证VOUT2（TP12）的电压是否开始下降到12V以下。释放S1后，降低VIN2（TP10）的输入电压，监测VOUT2，当VIN2达到4.3V（±0.3V）时，VOUT2应完全关闭。增加VIN2的输入电压，当VIN2超过15.1V时，VOUT2应被钳位在15.1V（±0.4V）。最后将电源电压调整到12V，关闭电源。

4.3.3 电流限制测试

验证所有三种电流限制（CH1和CH2，每次仅为一个通道供电），并验证锁存和自动重试功能。示波器的设置如下表所示：	示波器设置	CH1探头点	CH2探头点
通道1 = 5 V/div	TP3 = VOUT1	TP12 = VOUT2
通道2 = 5 V/div	TP1 = VIN1	TP10 = VIN2
通道4 = 2 A/div	输入到J1的正线电流	输入到J6的正线电流
触发源 = 通道4
触发电平 = 2.5 A ± 0.1 A
触发极性 = +ve
触发模式 = 单序列
时基	400 ms/div	100 ms/div

不同电流限制测试的跳线设置如下表所示：	跳线位置		负载电流限制
J3 (CH1)	J7 (CH2)
2 - 3 (ILIM LO)	2 - 3 (ILIM LO)	2.1 A ± 0.2 A
1 - 2 (ILIM HI)	1 - 2 (ILIM HI)	3.7 A ± 0.3 A
无跳线	无跳线	5.1 A ± 0.5 A

在CH1上设置输出负载为0.5 ± 0.1 Ω，启用负载，打开VIN1电源，验证输入电流是否按照跳线设置进行限制，并且器件处于锁存模式。在CH2上设置输出负载为1.0 ± 0.5 Ω，启用负载，打开VIN2电源，验证输入/输出电流是否按照跳线设置进行限制，并且器件处于自动重试模式。最后将输入电源设置为零伏，断开所有设备与被测器件的连接。

5. EVM组装图纸与布局指南

评估模块的PCB图纸展示了元件的放置和布局，包括顶层和底层的视图，有助于理解模块的物理结构和布线方式。

6. 物料清单（BOM）

物料清单详细列出了评估模块所使用的所有元件，包括元件的数量、值、描述、封装、参考编号、制造商以及替代元件等信息，为进行元件采购和替换提供了参考。

7. 注意事项

在使用评估模块时，需要注意以下几点：

• 评估模块仅用于产品或软件开发人员在研发环境中对TI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。
• 评估模块不适合消费者或家庭使用，不得用于商业目的销售、再许可、租赁、出租、出借、转让或分发。
• 遵守相关的法规和标准，如FCC、Industry Canada和日本的无线电法等。
• 操作评估模块时，应在TI推荐的规格和环境条件下进行，避免超出规定的性能评级和规格，以免造成人身伤害、财产损失或设备损坏。

通过对TPS259250 - 61EVM评估模块的详细了解，我们可以更好地评估TPS259250/61器件的性能，并将其应用到实际的电子设计中。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。