TPS61086EVM - 526 评估模块：高效 DC - DC 转换解决方案

在电子设计领域，DC - DC 转换器是实现电源高效转换的关键组件。今天，我们来深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的 TPS61086EVM - 526 评估模块，它为工程师们提供了一个便捷的平台，用于评估和开发基于 TPS61086 芯片的电源解决方案。

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一、TPS61086 芯片简介

TPS61086 是一款高频、高效的 DC - DC 转换器，集成了一个 2A、0.13Ω 的功率开关，能够提供高达 18.5V 的输出电压。其 1.2MHz 的开关频率允许使用小型外部电感和电容，同时提供快速的瞬态响应。外部补偿功能则可以根据具体应用条件进行优化，连接到软启动引脚的电容可在启动时最小化浪涌电流。

二、TPS61086EVM - 526 评估模块概述

1. 描述

TPS61086EVM - 526 设计用于在全输入电压范围内工作，可产生 12V 的输出电压。通过改变反馈电阻分压器网络，可以调整输出电压。外部补偿针对不同的电感和电容组合进行了优化，以实现最大稳定性。如果瞬态响应不够快，可以参考用户指南中的相关章节进行优化。

2. 应用场景

该评估模块适用于多种应用，包括手持设备（如 GPS 接收器、数码相机）、便携式应用（如 DSL 调制解调器、PCMCIA 卡）以及 TFT LCD 偏置电源等。

3. 特性

• 输入范围：2.3V 至 6V
• 输出电压：固定 12V，可通过改变电阻进行调整（可能需要调整补偿）
• 节能模式：可选
• 软启动：可通过改变电容进行调整
• 热关断：具有自动恢复功能
• 开关频率：1.2MHz
• PCB 设计：双面、两层有源层 PCB，所有组件位于顶层，有源转换器面积约为 260 (mm^{2})

三、电气和性能规格

1. 输入特性

• 输入电压（VIN）：范围为 2.3V 至 6V
• 输入电流（IIN）：在 VIN = 3.3V、IOUT = 300mA、PWM 模式下，典型值为 1.65A，最大值为 1.8A
• 无负载输入电流：在 VIN = 3.3V、IOUT = 0A、PFM 模式下，典型值为 0.8mA，最大值为 2mA

2. 输出特性

• 输出电压（VS）：在 VIN = 3.3V、IOUT = 100mA、PWM 模式下，范围为 11.7V 至 12.3V
• 线路调节：在 VIN 从 2.3V 到 6V、IOUT = 100mA、PWM 模式下，典型值为 15mV，最大值为 25mV
• 负载调节：在 IOUT 从 100mA 到 300mA、VIN = 3.3V、PWM 模式下，典型值为 3mV，最大值为 10mV
• 输出电压纹波：PFM 模式下，VIN = 3.3V、IOUT = 4mA 时，典型值为 60mV PP；PWM 模式下，VIN = 3.3V、IOUT = 300mA 时，典型值为 20mV PP

3. 系统特性

• 开关频率（fSW）：1.2MHz 至 1.5MHz
• 峰值效率（ηpk）：VIN = 3.3V 时，为 86%

四、连接器和测试点说明

1. 输入连接器

• J1 - VIN：输入电源的正连接，电源应连接在 J1 和 J3（GND）之间，输入电压需在 2.3V 至 6V 之间。
• J2 - 输入感测连接器：未焊接，预留用于直接在输入电容上测量输入电压，可连接 4 线电源和感测电源。
• J3 - GND：输入电源的返回连接，与 J1 配合使用。

2. 输出连接器

• J4 - VOUT：输出电压的正连接，负载应连接在 J4 和 J6（GND）之间。
• J5 - 输出感测连接器：未焊接，预留用于直接在输出电容上测量输出电压。
• J6 - GND：输出电压的返回连接。

3. 跳线

• J7 - 使能跳线：跨接引脚 1 和 2 可将 EN 引脚连接到 VIN，启用设备；跨接引脚 2 和 3 可将 EN 引脚连接到 GND，禁用设备。
• J8 - 模式跳线：中间引脚连接到集成电路（IC）的 MODE 引脚。跨接引脚 1 和 2 可将 MODE 引脚连接到 VIN，强制 IC 进入 PWM 模式，该模式下 IC 以固定频率运行，可最小化整个负载范围内的输出电压纹波；跨接引脚 2 和 3 可将 MODE 引脚连接到 GND，启用节能模式，适用于低负载电流情况，当输出电压高于标称值时，可通过关闭开关动作来最大化转换器的效率。

五、测试设置

1. EVM 操作

用户需在 2.3V 至 6V 之间设置输入电源，并将其连接到 J1 和 J3 之间，绝对最大输入电压为 7V。用户可以在 J4 和 J6 之间连接负载电阻，通过在 J7 的引脚 1 和 2 之间连接跳线来启用设备，并在 J8 上设置使用的模式。

2. 补偿 - COMP

调节器环路可以通过调整连接到 COMP 引脚的外部组件进行补偿。COMP 引脚是内部跨导误差放大器的输出。对于大多数应用，标准值 (R{COMP } = 16kΩ) 和 (C{COMP } = 2.7nF) 适用。也可以使用以下公式计算 (R{COMP }) 和 (C{COMP })： [R{COMP}=frac{110 × V{IN} × V{S} × C{OUT}}{L × I{OUT}}] [C{COMP}=frac{V{S} × C{OUT}}{7.5 × I{OUT} × R{COMP}}] 同时要确保 (R{COMP } < 120kΩ) 且 (C{COMP } > 820pF)。用户可以参考推荐的补偿网络值表，根据不同的电感、输入和输出电压来选择合适的 (R{COMP }) 和 (C{COMP }) 值，以获得更好的负载瞬态响应。

六、组装图纸和布局

TPS61086EVM - 526 的印刷电路板（PCB）采用两层、35μm（1oz）覆铜板设计，尺寸为 6.1cm × 4.2cm。所有组件位于顶层，顶层和底层的有源走线方便用户在实际的双面应用中轻松查看、探测和评估 TPS61086 控制 IC。对于空间受限的系统，可以将组件移动到 PCB 的两侧或使用额外的内部层来进一步减小尺寸。

七、物料清单

物料清单详细列出了评估模块的组件，包括电容、二极管、电感、电阻和集成电路等，为工程师进行设计和开发提供了明确的参考。

八、重要注意事项

1. 适用范围

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。用户在操作前应阅读用户指南，特别是其中的警告和限制说明，了解温度和电压等重要安全信息。

2. 输入输出范围

必须在 2.5V 至 6V 的输入电压范围和 12V 的固定输出电压下操作该 EVM，超出指定范围可能导致意外操作和/或不可逆损坏。

3. 温度问题

在正常操作期间，某些电路组件的外壳温度可能会超过 85°C，只要保持输入和输出范围，EVM 设计允许某些组件在高于 125°C 的温度下正常工作。在操作过程中，靠近这些组件放置测量探头时，要注意它们可能会很烫。

总之，TPS61086EVM - 526 评估模块为电子工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发基于 TPS61086 芯片的电源解决方案。通过了解其特性、规格和操作方法，工程师们可以更好地利用该模块进行设计和优化，以满足不同应用的需求。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。