TPS61093EVM-519评估板使用指南

在电子设计领域，电源管理是一个关键环节。今天我们来深入了解一下TI公司的TPS61093EVM-519评估板，它对于评估TPS61093集成电路作为升压电源非常有帮助。

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一、TPS61093芯片概述

1. 芯片特性

TPS61093是一款1.2 - MHz固定频率的升压转换器，具有高度集成和高可靠性的特点。它集成了20 - V功率开关、输入/输出隔离开关和功率二极管。当输出电流超过过载限制时，隔离开关会断开输出与输入的连接，保护芯片和输入电源。在关机时，隔离开关也会断开输出与输入的连接，以最小化泄漏电流，同时内部二极管会将输出电容放电到低电压水平。此外，它还具备1.1 - A峰值过流保护（OCP）、输出过压保护（OVP）、热关断和欠压锁定（UVLO）等保护功能。

2. 输入输出范围

该芯片的最小输入电压为1.6 - V，可以由两节碱性电池、单节锂离子电池或3.3 - V和5 - V稳压电源供电，输出电压可以升压至17 - V。它采用2.5 mm × 2.5 mm SON封装，并带有散热垫。

3. 应用场景

TPS61093适用于多种应用场景，如血糖仪、OLED电源、3.3 - V到12 - V以及5 - V到12 - V的升压转换器等。

二、TPS61093EVM评估板电气性能规格

评估板的电气性能规格在环境温度 (TA = 25^{circ} C) 时进行测试，除非另有说明。以下是一些关键参数：	参数	说明	条件	最小值	典型值	最大值	单位
(V_{IN}) at J1	输入电压	-	1.6	-	6	V
(V_{IN_UVLO})	输入欠压锁定	(V_{IN}) 下降	-	1.5	1.55	V
OUT at J7	输出电压	(V{IN} = 1.6 V), (I{OUT} < 25 mA)	14.4	15.0	15.6	V
		(V{IN} = 6 V), (I{OUT} < 300 mA)	-	-	-	-
(F_{SW})	开关频率	-	1.0	1.2	1.4	MHz

三、评估板的修改

1. 通用修改原则

为了方便用户对评估板进行定制，评估板上的器件采用了0603或更大的封装。实际应用中，可能会占用更小的电路板空间。改变组件可能会改善或降低评估板的性能。例如，增加更大的输出电容可以减少输出电压下冲，但会延长负载瞬态事件后的响应时间。由于内部补偿，电感和输出电容必须在数据手册规定的范围内，以确保升压转换器的控制环路稳定。

2. 输出电压调整

TPS61093的输出电压是可调节的，由电阻R1和R2设置。如果要改变输出电压，用户需要参考数据手册，了解如何正确选择R1、R2以及可能的C6的大小。

3. 使用VO代替OUT

TPS61093有两个输出引脚，OUT和VO。评估板默认调节OUT引脚的电压，外部负载连接在J7和J8之间。如果应用需要在重负载下获得稍高的效率，且不需要关机或过载保护时的输入 - 输出隔离，用户可以对评估板进行修改，使其调节VO引脚的电压。具体修改步骤如下：

• 将0欧姆电阻从R4移到R3。
• 将 (C2 = 0.1 uF) 替换为1 uF或更大的输出电容，并移除 (C4 = 1 uF)。

修改完成后，用户必须仅在J4和J6之间施加外部负载，以使转换器正确调节输出电压。

四、评估板的连接器和测试点说明

1. 输入电源相关

• J1 - (V_{IN})：该引脚是输入电源的正连接，与芯片的 (V_{IN}) 引脚相连。电源必须连接在J1和J3（GND）之间，输入电源的引线应绞合并尽量短，输入电压必须在1.6 - V到6 - V之间。
• J2 - (V_{IN}) 和GND Kelvin Sense：虽然未安装，但该引脚提供了跨输入电容C1的Kelvin检测连接。
• J3 - GND：该引脚是输入电源的返回连接，与芯片的GND引脚相连，使用时需将电源连接在J3和J1（(V_{IN})）之间。

2. 输出相关

• J4 - VO：该引脚连接到非同步升压转换器在输入 - 输出隔离开关之前的输出引脚。除非进行了上述修改，否则该引脚仅用于测量升压转换器在输入 - 输出隔离之前的输出电压。修改后，该引脚的输出电压即为调节后的输出电压，用户可以在J4和J6（GND）之间施加外部负载。
• J5 - VO和GND Kelvin Sense：未安装，提供跨输入电容C2的Kelvin检测连接。
• J6 - GND：连接到芯片的GND引脚。修改后，为施加在J4上的外部负载提供返回连接。
• J7 - OUT：连接到非同步升压转换器在输入 - 输出隔离开关之后的输出引脚。未修改时，该引脚的输出电压为调节后的输出电压，外部负载可连接在J7和J9（GND）之间；修改后，不应使用该引脚。
• J8 - OUT和GND Kelvin Sense：未安装，提供跨输入电容C4的Kelvin检测连接。
• J9 - GND：连接到芯片的GND引脚，为施加在J7上的外部负载提供返回连接。

3. 使能相关

• JP1 - EN：该跳线的引脚1连接到芯片的EN引脚。安装跳线时，将EN引脚连接到 (V_{IN})，从而开启升压转换器，隔离开关也会开启，连接VO（J4）和OUT（J7）；移除跳线后，内部下拉电阻将其拉至地，从而禁用转换器并断开VO（J4）和OUT（J7）。

4. 测试点

• TP1 - 测试点：可用于使用Venable或类似的增益相位分析仪测量小信号控制环路的增益和相位。在将增益/相位分析仪连接到输出电压和TP1之间之前，用户必须将R3或R4中的0欧姆电阻替换为49.9 - 100欧姆的电阻。

五、测试设置和结果

评估板提供了多张测试结果图，包括输出效率、不同输入电压和负载条件下的启动和运行情况以及负载瞬态响应等。这些测试结果可以帮助工程师更好地了解评估板的性能。

六、评估板的组装图纸和布局

评估板采用2层、1oz覆铜、2英寸×2英寸的电路板设计。相关图纸展示了评估板的顶层丝印、顶层铜层和底层的设计。

七、物料清单

评估板的物料清单列出了根据原理图配置的所有组件，包括电容、电阻、电感、芯片等的数量、参考编号、值、描述、尺寸、部件编号和制造商等信息。

在使用TPS61093EVM - 519评估板进行设计时，工程师们需要仔细考虑各个参数和修改选项，以满足不同应用的需求。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。