TPS6021x评估模块使用指南：低功耗电荷泵的评估利器

前言

在电子设备的电源管理领域，电荷泵技术凭借其高效、低功耗等优势，在众多应用中得到了广泛的应用。德州仪器（TI）的TPS6021x系列电荷泵就是其中的佼佼者。今天，我们就来详细了解一下TPS6021x评估模块（EVM），以及如何利用它来评估TPS6021x系列电荷泵的性能。

文件下载：TPS60210EVM-167.pdf

评估模块简介

TPS60210EVM - 167评估模块主要用于评估TPS60210这款受调节的低纹波电荷泵DC/DC转换器的性能。该评估模块采用14引脚双列直插式封装，电路板为单层板，其设计在性能和空间利用上达到了优化。

TPS60210电荷泵特性

• 电压转换：TPS60210是一款受调节的电压倍增器，能在1.8 - 3.6V的输入电压（VI）下提供3.3V的输出电压（VO）。当输入电压为2.0V或更高时，输出电流（IO）最小为100mA。
• 休眠模式：对于输出电流低于2mA的情况，器件可工作在休眠模式（(overline{SNOOZE}=0)）。在该模式下，静态电流会大幅降低，输出电压(V{O})被调节在3.3V ±6%。通过在(V{O})足够高时禁用大部分内部电路来实现低静态电流，当(V{O})下降时，器件会短暂进入正常模式以提升(V{O})，然后再次禁用内部电路，使静态电流典型值仅为2µA。若器件被编程为休眠模式且输出电流(I{O})增加到超过2mA，器件将进入启动模式以提升(V{O})。
• 低电池检测：TPS60210具备低电池检测器（LBI输入和LBO输出）。LBI输入的触发电压典型值为1.18V，可通过外部电阻分压器将其编程为适用于特定应用的触发电压。在评估模块上，LBI输入的电阻分压器连接到(V{I})，触发电压通常设置为2.0V。LBO输出为开漏输出，只要LBI处的电压高于触发电压，就处于高阻抗状态。评估模块上添加了一个1MΩ上拉电阻到(V{O})，以便在LBI处电压高于触发电压时获得一个确定的高信号。

评估模块的物理数据与设置

原理图

评估模块的原理图如图2 - 1所示，仅使用了X5R或X7R材质的陶瓷电容。表2 - 1列出了TPS60210EVM - 167的物料清单。其中，R1和R2用于调整LBI输入的电压以进行低电池检测，C5作为LBI输入电压的滤波电容。LBO输出需要一个外部上拉电阻（R3），推荐值在100kΩ到1MΩ之间。R4是SNOOZE引脚的上拉电阻，使器件工作在正常模式。当器件处于休眠模式时，需要注意LBI和SNOOZE电阻（R1、R2和R4）消耗的电流比器件本身还大，测量低静态电流时需移除这三个电阻。此外，器件可以使用内部振荡器工作，也可与外部振荡器信号同步，将SNOOZE引脚连接到外部时钟信号即可实现同步。

布局

评估模块的组件和所有信号都仅放置在PC板的顶层。评估模块设计为可适配14引脚双列直插式插座，但并非所有14个引脚都被使用，只有引脚1 - 3、7、8和12 - 14被连接，表2 - 2展示了双列直插引脚号与板上器件连接信号的对应关系。

设置步骤

1. 连接负载：根据输入电压的不同，选择合适的负载电阻。当(2.0V ≤ V{I} ≤ 3.6V)时，负载电阻应大于33Ω，负载电流范围为0mA到100mA；当(1.8V ≤ V{I} < 2V)时，负载电阻应大于66Ω，负载电流范围为0mA到50mA；当(1.6V ≤ V_{I} ≤ 1.8V)时，负载电阻应大于132Ω，负载电流范围为0mA到25mA。注意，启动时应仅使用电阻性负载，而不是电流吸收器。
2. 连接电源：将直流电源（或电池组）连接到输入（IN）和地（GND）之间，输入电压范围为(1.6V ≤ V_{I} ≤ 3.6V)。

评估信息

模式操作

由于评估模块SNOOZE引脚处的上拉电阻R4，TPS60210默认处于启用状态。若要使器件工作在休眠模式，需将评估模块的SNOOZE引脚接地。通过将400kHz到800kHz的时钟信号连接到评估模块的SNOOZE引脚，可使器件与外部时钟同步，但同步时不能使用休眠模式。

低电池检测测试

要测试低电池检测器的功能，可将输入电压降低到2V以下，LBO将从高电平转变为低电平。若需要调整触发电压，可通过更换LBI电阻分压器中的电阻来实现，具体电阻值可参考TPS6021x数据手册（文献编号SLVS296）。

电容评估

评估模块还可用于评估不同的电容。TPS6021x数据手册（文献编号SLVS296）中提供了一个电容选择列表，包含了测量的输出纹波电压。

注意事项

不要让器件长时间在最大输入电压、最大输出电流和最大环境温度下工作，因为功耗可能会使器件过热并损坏。不过，在电池驱动系统中，这通常不是问题。更多细节可参考TPS6021x数据手册的应用部分。

综上所述，TPS6021x评估模块为电子工程师提供了一个方便、高效的平台，用于评估TPS6021x系列电荷泵的性能。通过合理设置和操作评估模块，我们可以更好地了解电荷泵的特性，为实际应用提供有力的支持。大家在使用评估模块的过程中，有没有遇到什么有趣的问题或者发现一些独特的应用场景呢？欢迎在评论区分享！