TPS61170EVM - 316评估模块：特性、操作与应用详解

一、引言

在电子设计领域，电源模块的性能和稳定性至关重要。TPS61170EVM - 316评估模块就是一款值得关注的产品。它旨在帮助工程师评估TPS61170电源解决方案，能将9 - 15V的输入电压转换为12V输出。那么，它具体有哪些特性和优势呢？让我们一起来深入了解。

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二、性能规格

2.1 输入输出电压范围

该评估模块的输入电压范围为9V至15V，在不同输入电压和输出电流条件下，输出电压有相应的规格。当输入电压为9V且输出电流小于325mA时，输出电压在11.7 - 12.5V之间；当输入电压为15V且输出电流小于420mA时，也有相应的输出电压范围。这些规格为工程师在设计电路时提供了明确的参考。

2.2 组件选择与性能影响

为了展示TPS61170电源解决方案的小尺寸优势，评估模块选用了小尺寸的电容和电感。这些组件经过精心挑选，以在最小化整体解决方案尺寸的同时，最大化效率并最小化纹波。不过，需要注意的是，改变组件可能会对评估模块的性能产生影响。例如，如果要改变输入和输出电压范围，可能需要更换肖特基二极管、输入或输出电容、电感、反馈电阻或误差放大器补偿组件等。

三、设置与测试结果

3.1 输入输出连接

评估模块有多个连接点，每个连接点都有其特定的功能。

• J1 - VIN：是输入电源的正连接点，连接时应将导线扭在一起并尽量缩短长度。
• J2 - GND：是输入电源的返回连接点。
• J3 - VOUT：是设备的正输出点。
• J4 - GND：是负载的返回连接点。
• J5 - USB - TO - GPIO连接器：用于连接EVM和USB - TO - GPIO接口盒，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；移除跳线则使内部下拉电阻将CTRL拉至地，禁用设备。

3.2 硬件要求

该评估模块需要一个能够提供9V至15V、1.5A的外部电源。如果要改变默认的反馈（FB）值以动态改变调节后的输出电压，可以通过向CTRL引脚施加脉冲宽度调制（PWM）或数字控制信号来实现。使用PWM控制FB电压时，需要一个能够驱动CTRL引脚、幅度为1.2 - 15V、频率为5kHz - 100kHz的PWM信号的函数发生器。此外，评估模块套件还包括个人计算机（PC）软件光盘和USB - TO - GPIO接口盒，通过它们可以在PC上通过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）和至少256MB的RAM。

3.3 硬件设置

连接电源（J1和J2之间）、开启电源并安装JP1后，EVM将根据性能规格表调节输出电压。在负载瞬态事件期间，可能需要额外的输入电容来减轻电感电压降。如果要通过PWM信号改变输出电压，需要移除JP1上的跳线和J5上的10针带状电缆（如果已安装），然后按任意顺序执行以下步骤：连接电源、将配置好的函数发生器连接到JP1的CTRL侧，并调整函数发生器的5kHz - 100kHz PWM信号的占空比以产生所需的反馈电压。如果要通过运行TPS6116x控制器软件的PC和USB - TO - GPIO接口盒发送数字控制信号来改变输出电压，需要移除JP1上的跳线或函数发生器，然后按任意顺序执行以下步骤：将USB - TO - GPIO盒的一端通过USB电缆连接到PC，另一端通过10针带状电缆连接到TPS61161EVM的J5；连接电源并开启电源；运行软件。

3.4 软件安装与操作

软件可以从CD安装，也可以从TI网站下载安装。安装过程中，软件会尝试安装Microsoft Dot Net Framework 2.0（如果尚未安装），因为该框架是软件运行所必需的。安装完成后，软件会自动运行。运行软件时，它会首先检查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。通过EasyScale协议，用户可以对一个单独的数字IC进行编程，以生成信号将该寄存器更改为32个离散设置之一，从而改变FB电压和后续的调节输出电压。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，更改后需要按下“Write”按钮。要退出EasyScale模式，需要将CTRL引脚拉低2.5ms并重新启动IC。

3.5 测试结果

评估模块的测试结果通过多个图表展示，包括不同电感的效率、启动情况、负载瞬态响应、环路增益和PWM操作等。这些测试结果为工程师提供了评估模块性能的直观数据，有助于他们判断该模块是否满足设计需求。

四、电路板布局

电路板布局对于开关模式电源至关重要。TPS61170EVM的电路板布局将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环路的布线。具体的布局图包括顶层组装层、顶层和底层，这些布局图为工程师在设计电路板时提供了参考。

五、物料清单和原理图

5.1 物料清单

物料清单详细列出了评估模块所使用的各种组件，包括电容、二极管、电感、电阻、连接器等。每个组件都有其数量、参考编号、值、描述、尺寸、零件编号和制造商等信息。这为工程师在采购和替换组件时提供了准确的依据。

5.2 原理图

原理图展示了TPS61170EVM - 316的电路结构，帮助工程师理解模块的工作原理和信号流向。

六、重要注意事项

6.1 评估模块用途

该评估模块仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适用于一般消费者使用的成品。处理该产品的人员需要具备电子培训并遵守良好的工程实践标准。

6.2 合规性

评估模块不符合欧盟关于电磁兼容性、限制物质（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE或UL的指令，因此可能不满足这些指令或其他相关指令的技术要求。

6.3 操作范围

操作该评估模块时，应确保输入电压在3V至18V之间，输出电压不超过39V。超出指定范围可能导致意外操作和/或对评估模块造成不可逆转的损坏。

6.4 温度注意事项

在正常运行期间，一些电路组件的外壳温度可能会超过125°C。只要保持输入和输出范围，评估模块设计为在某些组件温度高于85°C时仍能正常运行。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。

TPS61170EVM - 316评估模块为工程师提供了一个评估TPS61170电源解决方案的有效工具。通过了解其性能规格、设置和测试方法、电路板布局以及物料清单和原理图等信息，工程师可以更好地利用该模块进行电路设计和开发。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。