TPS61170EVM-280评估模块：高效升压转换解决方案

在电子设计领域，电源模块的性能和稳定性至关重要。今天我们要探讨的是德州仪器（Texas Instruments）的TPS61170EVM - 280评估模块，它为我们提供了一个高效的升压转换解决方案。

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一、模块概述

TPS61170EVM - 280评估模块旨在帮助工程师评估TPS61170电源解决方案。该模块采用了TPS61170可调输出升压转换器，能够将9V至18V的输入电压提升至24V输出。其设计目标是在保证效率的同时，尽可能减小整体解决方案的尺寸。

（一）性能规格

在环境温度为25°C的条件下，该模块的性能规格如下：	规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
VIN		9		18	V
VOUT (1)	VIN = 9 V, IOUT < 250 mA	23.1	24	24.9	V
	VIN = 18 V, IOUT < 550 mA

这里需要注意的是，最小和最大值包含了1%的电阻容差以及IC反馈参考电压容差。

（二）组件选择与修改

为了实现小尺寸的设计目标，模块选择了具有小尺寸封装的电容和电感。这些组件经过精心挑选，以在提高效率、减少纹波的同时，最小化整体解决方案的尺寸。不过，如果需要修改模块的输入和输出电压范围，可能需要更换以下组件：肖特基二极管、输入或输出电容、电感、反馈电阻或误差放大器补偿组件。在进行组件更换时，建议参考数据手册和设计工具。

特别要注意的是，在修改REV A版本的PCB时，强烈建议在使用烙铁移除或更换组件（特别是输入电容和电感）之前，先将PCB放在热板上加热。否则，连接这些组件与IC引脚的宽走线在焊接时的膨胀和冷却时的收缩可能会损坏IC。如需进一步的解释和指导，可参考TI应用报告QFN/SON PCB Attachment {SLUA271}。

二、设置与测试结果

（一）输入/输出连接

• J1 - VIN：这是输入电源的正连接头，连接时应将引线扭在一起，并尽量缩短长度。
• J2 - GND：输入电源的返回连接头。
• J3 - VOUT：设备的正输出头。
• J4 - GND：负载的返回连接头。
• J5 - USB - TO - GPIO连接器：用于连接EVM和USB - TO - GPIO接口盒的10针带状电缆，仅在使用软件进行调光时使用。
• JP1 - ON/CTRL：安装跳线可将CTRL引脚连接到VIN，从而开启设备；移除跳线则允许内部下拉电阻将CTRL拉至地，从而禁用设备。

（二）硬件要求

该EVM需要一个能够提供9V至18V、1.5A的外部电源。如果要改变默认的反馈（FB）值，从而动态改变稳压输出电压，用户可以向CTRL引脚施加脉冲宽度调制（PWM）或数字控制信号。使用PWM控制FB电压时，需要一个能够驱动CTRL引脚、幅度为1.2V至18V、频率为5kHz至100kHz的PWM信号的函数发生器。此外，用户还可以使用数字控制信号改变FB电压。EVM套件包含一个个人计算机（PC）软件光盘和USB - TO - GPIO接口盒，安装在PC上并连接到EVM后，用户可以通过GUI界面与EVM进行通信。PC的最低要求包括：Windows™2000或Windows™XP操作系统、USB端口、至少30MB的可用硬盘空间（建议100MB）以及至少256MB的RAM。

（三）硬件设置

连接电源到J1和J2，打开电源并安装JP1后，EVM将根据性能规格表调节输出电压。为了减轻负载瞬态事件期间可能出现的电感电压下降，可能需要额外的输入电容。

如果要通过PWM信号改变输出电压，需移除JP1上的跳线和J5上的10针带状电缆（如果已安装），并按以下步骤操作：

1. 连接电源到J1和J2并打开电源。
2. 将配置好的函数发生器连接到JP1的CTRL侧。
3. 调整函数发生器5kHz - 100kHz PWM信号的占空比，以产生所需的反馈电压。PWM信号的占空比与稳压输出电压成正比，即VFB = DCTRL * 1.229V。

如果要通过运行TPS6116x Controller软件的PC和USB - TO - GPIO接口盒发送数字控制信号来改变输出电压，需移除JP1上的跳线或函数发生器，并按以下步骤操作：

1. 使用USB电缆将USB - TO - GPIO盒的一端连接到PC，另一端使用提供的10针带状电缆连接到TPS61161EVM的J5。
2. 连接电源到J1和J2并打开电源。
3. 运行软件。

（四）软件安装与操作

软件可以从CD或TI网站安装。从CD安装时，插入CD并运行Setup.exe，按照提示完成安装；从TI网站安装时，访问http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/tps6116xevm - sw.html 。安装过程中，软件会尝试安装Microsoft Dot Net Framework 2.0（如果尚未安装），这是软件运行所必需的。

安装完成后，软件会自动运行。要再次运行软件，可通过“开始” -> “所有程序” -> “Texas Instruments, Inc.” -> “TPS6116x Controller EVM Software”。启动时，软件会检查USB - TO - GPIO适配器盒的固件版本，如果版本不正确，会自动在互联网上搜索更新。

TPS61170 IC有一个5位寄存器，用于存储误差放大器调节FB引脚的反馈电压。使用EasyScale™协议，用户可以对一个单独的数字IC进行编程，以生成一个信号，将该寄存器更改为32个离散设置之一，从而改变FB电压和后续的稳压输出电压。软件提供了一个GUI界面，允许用户直接或通过下拉框更改位。更改位后，必须按下“Write”按钮。要退出EasyScale™模式，需要将CTRL引脚拉低2.5ms，然后重新启动IC。

（五）测试结果

测试结果通过一系列图表展示，包括不同输入电压下的效率、启动过程、负载瞬态响应、环路增益以及PWM操作等。这些图表直观地反映了模块在不同条件下的性能。

三、电路板布局

（一）布局重要性

对于所有开关模式电源来说，电路板布局都至关重要。TPS61170EVM的HPA280印刷电路板布局将具有高频噪声的开关节点与对噪声敏感的反馈电路隔离开来，并仔细考虑了高频电流回路的布线。具体的布局可参考数据手册中的指导。

（二）布局图示

模块提供了顶层组装层、顶层和底层的布局图示，帮助工程师更好地了解电路板的结构。

四、物料清单与原理图

（一）物料清单

详细的物料清单列出了模块中每个组件的数量、参考编号、值、描述、尺寸、零件编号和制造商等信息。这为工程师在进行组件更换或维修时提供了方便。

（二）原理图

TPS61170EVM - 280的原理图直观地展示了模块的电路结构，有助于工程师深入了解模块的工作原理。

五、重要注意事项

（一）使用范围

该评估模块仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适合一般消费者使用的成品。它未经过电磁兼容性、有害物质限制（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE或UL等相关指令的测试，可能不符合这些指令的技术要求。

（二）电压范围

操作该EVM时，必须在3V至18V的输入电压范围和最高39V的输出电压范围内运行。超出指定输入范围可能导致意外操作和/或对EVM造成不可逆损坏；连接超出指定输出范围的负载可能导致意外操作和/或可能对EVM造成永久性损坏。

（三）温度注意

在正常操作期间，某些电路组件的外壳温度可能高于125°C。只要保持输入和输出范围，EVM设计为在某些组件高于85°C的情况下仍能正常工作。这些组件包括但不限于线性稳压器、开关晶体管、通晶体管和电流感测电阻。在操作过程中，靠近这些设备放置测量探头时，要注意它们可能会很烫。

TPS61170EVM - 280评估模块为工程师提供了一个高效、可靠的升压转换解决方案。通过了解其性能规格、设置方法、测试结果以及注意事项，工程师可以更好地利用该模块进行电源设计和评估。你在使用类似模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。