深入剖析TPS658xxEVM：集成单节锂离子电池与电源管理IC

引言

在电子设备的设计中，电源管理是至关重要的一环。德州仪器（Texas Instruments）的TPS658xxEVM系列集成单节锂离子电池与电源管理IC，为我们提供了一个强大而灵活的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款IC及其评估模块的相关特性和使用方法。

文件下载：TPS65810EVM.pdf

TPS65800/810/820/825概述

功能特性

TPS65800/810/820/825旨在为USB端口和AC适配器电源提供灵活的充电和系统电源路径管理。它集成了多个电源输出，包括两个高效的降压转换器、一个升压型LED驱动器、六个LDO稳压器、一个可编程SIM接口LDO以及一个电池/可充电电容器的集成备份模块。

这两个降压转换器可用于为处理器系统提供核心电压和外围I/O轨，在轻负载时进入低功耗模式以实现最大效率。同时，该IC能够独立为系统供电并为电池充电，减少了电池的充放电循环，即使在电池缺失或有缺陷的情况下，也能保证系统的正常运行。

充电管理

它采用三阶段充电算法，即调节、恒流和恒压阶段，并根据最小电流终止充电。内部充电定时器为充电终止提供备份安全保障。如果电池电压低于内部阈值，IC会自动重新开始充电。

不同版本差异

• TPS65810：与TPS65800类似，但在一些默认设置和功能上有所不同。例如，开关和LDO输出的默认值可能不同，USB启动被禁用，充电器默认关闭等。
• TPS65820：基于TPS65800，上电时CE位被设置为仅电池操作模式，若要使用AC适配器输入，需要选择相应选项。

测试总结

设备准备

评估该EVM需要准备一系列设备，包括运行Windows® XP的计算机及相关软件、EV2300 HPA002 I2C通信盒、各种负载板（如SM1/2负载板、LDO负载板、电池模拟负载板）、双电源、示波器和DMM电表等。

设备设置

• 确保跳线位置正确，如JP5/4/3/8/15/12/11/13/6/16设置为SYSOUT，JP7设置为+5V等。
• 使用DMM调整电位器R19，使TP16/A1gnd读数为37K。
• 顺时针完全调整电位器R12。
• 连接建议的负载，也可根据IC规格替换其他负载。
• 连接电池模拟负载板，若不需要快速调整电池电压，也可使用单节锂离子电池。
• 连接USB电缆和I2C电缆。
• 预设电源，将P/S#1设置为5.1 VDC ± 0.1VDC，电流限制为2.5A；P/S#2设置为3.5VDC ± 0.1VDC，电流限制为2.5A，然后关闭电源并连接到相应的端子。

软件安装

• 将CD ROM插入CD ROM驱动器。
• 使用“我的电脑”或“文件管理器”选择CD ROM驱动器。
• 选择ReadMeFirst.txt文件并按照说明安装EV2300的USB驱动程序。
• 安装USB驱动程序后，双击Software/TPS65800、TPS65810、TPS65820和/或TPS65825文件夹下的Setup.exe图标。
• 按照屏幕上的说明完成安装。

评估启动

启动步骤

1. 验证EVM的跳线、负载和电源连接是否正确。
2. 打开P/S #2（预设为3.5 VDC，跨接BAT引脚，2.5 - A电流）。
3. 打开P/S #1（预设为5 V，2.5 - A电流限制）。
4. 启动“开始 | 德州仪器 | TPS65800/810/820/825 EVSW”下的软件，应用程序应与EVM建立通信。
5. 软件分为7个标签页，建议逐个评估每个标签页下的功能，ADC标签页可最后评估。
6. 如果出现通信错误，检查设置是否有连接问题，检查J14（SYS_IN）的电压是否低于1V。关闭软件并重新启动应用程序，若问题仍然存在，关闭应用程序，关闭P/S#1和P/S #2，断开USB电缆，重新连接USB电缆，打开P/S#2和P/S#1，然后重新启动软件。
7. 评估完成后，关闭应用程序，关闭P/S#1和P/S #2。

软件特性描述

菜单功能

• 文件：“开始数据记录”允许打开文件以记录寄存器内容，记录时会出现“关闭数据记录”选项；“退出”用于关闭评估软件。
• I2C：“读取和写入地址”允许读取和写入任何所需的寄存器。
• 选项：“刷新”可更新屏幕上从TPS65800/810/820/825获取的有效数据；“日志记录选项”允许选择要记录的寄存器和记录间隔时间。
• 帮助：“关于”提供软件版本发布信息。

各功能模块

• 充电器：可监控和控制充电器功能，如设置电池充电电压、充电率、USB引脚输入电流限制、系统电源源等。同时提供充电器状态指示，如电源良好、充电状态、过电压等。
• SM1/SM2/SM3：SM1和SM2为同步降压转换器，可设置输出电压、工作模式、待机电压、转换速率等；SM3为升压转换器，用于驱动EVM板上的六个白色LED，可控制光强度。
• LDOs：不同的LDO输出具有不同的默认设置和可调节范围，可通过I2C进行设置。部分LDO输出在电源开启时可启用或禁用，还可设置放电功能。
• ADC：可控制ADC的转换模式（重复/非重复）、启动和停止转换、设置延迟时间、外部信号触发等。提供内部和外部参考选项，可选择不同的输入通道、采样模式和等待时间。
• PWM/RGB：PWM驱动器可选择频率和占空比，并可启用信号；LED PWM驱动器可设置模式重复频率和占空比；RGB驱动器可设置共同闪烁周期、共同开启时间、相位延迟、开环电流和红/绿/蓝强度，并可启用RGB LED。
• 寄存器映射：包含TPS65800/810/820/825的完整寄存器映射，可扫描所有寄存器并对允许写入的寄存器进行写入操作。
• GPIOs/Mask CTRL：可定义GPIO1、GPIO2和GPIO3的输入/输出功能，设置输出电平、中断源和触发边缘。还可设置掩码INT中断和睡眠模式设置。

中断软件LEDs

该部分描述了INT_ACK1和INT_ACK2寄存器中的位值。INT_ACK1包含电源良好中断，INT_ACK2包含事件或状态变化的中断确认。软件会处理这些确认信息，让用户了解发生的事件。例如，ADC完成转换、检测到电池ID电阻、GPIO引脚检测到边缘触发、IC内部温度达到155°C、充电状态改变等都会触发相应的LED指示灯。

物理布局

电路板布局

文档提供了TPS65800/810EVM的电路板布局图，包括顶层、第二层、第三层、底层和顶层组装层。TPS65820/825的布局与TPS65800/810相同，只是IC封装尺寸有所减小。

物料清单

列出了TPS65800/810和TPS65820/825所需的物料清单，包括电容器、电感器、二极管、电阻器、连接器等元件的数量、规格、型号和制造商。

原理图

提供了TPS65800/810EVM的原理图，TPS65820/825EVM的原理图与之相同，但U1 IC的尺寸有所减小。

注意事项

评估板使用条件

用户需承担评估板的正确和安全处理责任，并对TI进行赔偿。如果评估板不符合用户指南中的规格，可在交付日期起30天内退货以获得全额退款。

法规合规信息

该EVM和/或随附硬件可能受FCC和IC规则的约束，不同情况有不同的使用限制和注意事项。例如，对于不适用上述规则的EVM，仅用于工程开发、演示或评估目的，可能会产生射频能量，使用时需注意避免干扰。

警告和免责声明

该EVM仅用于实验室/开发环境的初步可行性评估，不适合消费者使用。用户需确保产品的安全和合规性，承担EVM使用过程中的所有责任和风险。操作时需在TI推荐的规格和环境条件内进行，避免超出额定值导致财产损失、人身伤害或死亡。

总之，TPS658xxEVM系列为电子工程师提供了一个全面的电源管理解决方案，通过深入了解其特性和使用方法，我们可以更好地应用于实际项目中。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。