TPS61040EVM-001评估模块：高效升压转换器的实用指南

一、重要声明与注意事项

在开始了解 TPS61040EVM - 001 评估模块之前，有一些重要声明和注意事项需要我们关注。德州仪器（TI）保留对其产品和服务进行更改和停产的权利，所以在下单前，我们要获取最新相关信息。TI 对硬件产品提供标准保修，但并非对每个产品的所有参数都进行测试。同时，TI 不承担应用协助、客户产品设计等方面的责任，我们作为客户要对自己使用 TI 组件的产品和应用负责。

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这个评估套件仅用于工程开发或评估目的，不适合商业使用。它可能在设计、营销和制造相关的保护考虑方面不完整，并且可能不符合欧盟电磁兼容性指令的技术要求。如果套件不符合用户指南中的规格，可以在交付日期起 30 天内全额退款。我们要自行承担产品的正确和安全处理责任，并对 TI 因产品处理或使用产生的所有索赔进行赔偿。

二、模块概述

TPS61040EVM 是一款德州仪器的高效升压转换器评估模块，它使用 TPS61040 升压转换器，能从单节锂离子电池（3V 至 4.2V）产生 18V、20mA 的输出，用于 LCD 偏置电源。该 EVM 的输入电压范围为 1.8V 至 6V，在 3V 至 5V 输入范围内进行了优化。其输出电压可通过修改电阻分压器 R1 和 R2 的电阻值调整至最高 28V，也可配置为更高或更低的输出电流。

性能规格总结

规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压范围	(I_O = 20 mA)	3		5	V
输出电压			18		V
输出电流		5		20	mA
输出电压纹波			100		mV
效率			88.5%

三、设置与测试结果

输入/输出连接

TPS61040EVM - 001 的印刷电路板（PWB）有多个连接点，具体如下：	参考标号	名称	描述
J1	Vin	输入电源的正连接，输入电源的引线应绞合且尽可能短。
J2	GND	输入电源的返回连接。
J3	Adjust	可在 J3 - 1 和 J3 - 2 之间连接可变电阻来改变 EVM 的输出电压，也可通过电阻将模拟电压连接到 J3 - 1 来调整输出电压。
J4	GND	负载的返回引脚。
J5	Vout	负载的正连接。
JP1	Enable	用于启用和禁用电源，通过跳线连接 ON 引脚和中心引脚启用电源，连接 Off 引脚和中心引脚禁用电源。

EVM 操作

我们要将输入电源和负载连接到 EVM 上的相应连接器。输入电压的绝对最大值为 7V，TPS61040 设计的最大输入电压为 6V。将调整跳线从 Off 位置移到 On 位置以启用电源。通过在 EVM 的调整引脚之间放置可变电阻，我们可以改变输出电压，具体的设计方程可在 TPS61040 数据手册中找到。

启动

当 EVM 启用时，TPS61040 会经历其编程的三阶段软启动序列，以减少开启时的浪涌电流。

输出电压纹波

在 (I_O = 20 mA) 的情况下，不同输入电压（3.6V 和 4.2V）下的输出电压纹波不同，其开关频率的差异在数据手册中有解释。

开关波形

TPS61040 的 SW 引脚的开关波形有其特定规律。当内部 FET 导通时，SW 引脚电压被拉至地，直到电感电流达到 450mA；当电感电流达到 450mA 时，FET 关断，SW 引脚电压上升到输出电压加上二极管的正向压降；当电感电流衰减到零时，SW 节点会以由输出电感和内部 FET 的漏极电容决定的频率振荡，这表明是不连续升压电源拓扑。

输入电压纹波

输入电压和电流纹波主要由 TPS61040 的输入电容和输入电压源的阻抗决定。增加输入电容或降低源阻抗可以减少输入电压和电流纹波。

效率

TPS61040 的测量效率如图所示，典型效率为 88.5%。

输出调整

TPS61040EVM - 001 提供了两种输出电压调整方法用于 LCD 对比度控制：

1. 可变电阻输出电压调整：通过移除 EVM 上的 R2，然后在 J3 - 1 和地之间放置可变电阻来实现。根据公式可以计算可变电阻的范围。例如，当 (V{O, max } = 19V)，(V{O, min } = 17V)，(R1 = 2.21MΩ) 时，(R{(adjust), min } = 153.4kΩ)，(R{(adjust), max } = 172.8kΩ)，可使用 154kΩ 电阻与 20kΩ 电位器串联实现。
2. 可变控制电压输出电压调整：通过电阻 (R{(adjust)}) 将可变控制电压连接到 J3 - 1 来实现。根据给定公式可以计算 R2 和 (R{(adjust)}) 的值。例如，当 (V{O, max } = 19V)，(V{O, min } = 17V)，(V{(adjust), min } = 0V)，(V{(adjust), max } = 3.3V)，(R1 = 1MΩ) 时，(R2 = 72.4kΩ)，(R_{(adjust)} = 1.65MΩ)。

四、电路板布局

电路板布局对于所有开关模式电源都至关重要。TPS61040EVM - 001 的电路板布局中，高开关频率的节点短且与对噪声敏感的反馈电路隔离，同时对高频电流环路的布线也进行了精心处理。具体的布局指南可参考数据手册。

五、原理图和物料清单

原理图

TPS61040EVM - 001 的原理图展示了其电路结构，有助于我们深入了解其工作原理。

物料清单

参考标号	描述	尺寸	数量	制造商	部件编号
C1	陶瓷电容，4.7µF，6.3V，X5R，15%	0805	1	Murata	GRM21B60J475KA11
C2	陶瓷电容，22pF，50V，C0G，5%	0603	1	Murata	GRM1885C1H220JZ01
C3	陶瓷电容，1µF，25V，X7R，10%	1206	1	Murata	GRM31MR7E105KC01
D1	肖特基二极管，0.5A 30V	SOD - 123	1	On Semi	MBR0530T1
J1 - J5	2 针插头，100 密耳间距（36 针条）	0.1 x 2”	5	Sullins	PTC36SAAN
JP1	3 针插头，100 密耳间距（36 针条）	0.1 x 3”	1	Sullins	PTC36SAAN
L1	贴片电感，10µH，0.76A，0.23Ω	0.15 x 0.162	1	Sumida	CR32 - 100
R1	贴片电阻，2.21MΩ，1/16W，1%	0603	1	Standard	Standard
R2	贴片电阻，162kΩ，1/16W，1%	0603	1	Standard	Standard
U1	高效升压转换器 IC	SOT23 - 5 (DBV)	1	TI	TPS61040DBV
	PCB，1.5’ x 1” x 0.062”		1	Any	SLVP209
	分流器，100 密耳，黑色	0.1mm	1	3M	929950 - 00

通过对 TPS61040EVM - 001 评估模块的详细了解，我们可以更好地利用它进行工程开发和评估。在实际应用中，你是否遇到过类似模块在布局或输出调整方面的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。