探索 TPS6261x/2x/6xEVM-419 评估模块：高性能电源转换解决方案

在电子设备飞速发展的今天，电源管理对于便携式设备的性能和续航至关重要。德州仪器（Texas Instruments）的 TPS6261x/2x/6x 系列高频率、同步降压 DC - DC 转换器，专为电池供电的便携式应用而优化。本文将深入介绍 TPS6261x/2x/6xEVM - 419 评估模块，包括其特点、应用、电气性能、测试配置等方面，帮助电子工程师更好地了解和使用该模块。

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一、引言

TPS6261x、TPS6262x 和 TPS6266x 是一系列针对电池供电便携式应用优化的高频率、同步降压 DC - DC 转换器。它们适用于低功耗应用，支持高达 350 - mA 的负载电流，允许使用低成本的片式电感器和电容器。输入电压范围为 2.3 V 至 5.5 V，可支持锂离子（Li - Ion）电池供电的应用。不同版本的输出电压固定在 1.2 V 至 2.3 V 之间，这些转换器以 6 - MHz 的调节开关频率运行，并在轻负载电流下进入节能模式，以在整个负载电流范围内保持高效率。PFM 模式通过在轻负载操作期间将静态电流降低至 31 µA（典型值）来延长电池寿命。

1.1 特点

• 输入电压范围广：2.3 V 至 5.5 V，适应多种电池供电场景。
• 固定输出电压：提供多种固定输出电压选项，满足不同应用需求。
• 高输出电流：最高可达 2.0 - A 的输出电流。
• 6 - MHz 调节频率操作：高频操作有助于减小外部元件尺寸。
• 输出电容放电（可选）：增加了应用的灵活性。
• 小尺寸解决方案：总解决方案尺寸小于 (12 mm^{2})，适合便携式设备。

1.2 应用

• 移动设备：手机、智能手机等。
• 无线通信：WLAN、GPS 和蓝牙® 应用。
• 电视调谐器：DTV 调谐器。
• DC/DC 微模块：为小型系统提供稳定的电源。

1.3 EVM 订购选项

可订购 EVM 编号	设备部件编号	输出电压	最大输出电流	特定功能
TPS62615EVM - 419	TPS62615	1.2 V	350 mA	-
TPS62621EVM - 419	TPS62621	1.8 V	600 mA	-
TPS62622EVM - 419	TPS62622	1.5 V	600 mA	-
TPS62624EVM - 419	TPS62624	1.2 V	600 mA	输出电容放电
TPS62625EVM - 419	TPS62625	1.2 V	600 mA	-
TPS62660EVM - 419	TPS62660	1.8 V	1000 mA	-

二、电气性能规格

TPS6261x/2x/6xEVM - 419 的电气性能规格涵盖输入、输出和系统特性等方面，具体如下：

2.1 输入特性

• 输入电压（VIN）：范围为 2.2 V 至 5.5 V。
• 输入欠压锁定（VIN_UVLO）：典型值为 2.05 - 2.1 V。
• 静态工作电流（IQ）：在 IO = 0 mA 且设备不切换时，典型值为 31 - 55 µA；在 PWM 模式下，为 7.6 mA。

2.2 输出特性

• 调节直流输出电压：在不同输入电压和负载电流条件下，输出电压在一定范围内波动，如在 2.3 V < VIN < 4.8 V 且 0 mA < IOUT < 600 mA 时，输出电压为 0.98 x VNOM 至 1.03 x VNOM V。
• 线路调节：为 0.13 %/V。
• 负载调节：为 - 0.0003 %/A。
• 输出电流（IOUT）：TPS6261x 为 350 mA，TPS6262x 为 600 mA，TPS6266x 为 1000 mA。

2.3 系统特性

• 开关频率（fSW）：范围为 5400 - 6600 kHz，典型值为 6000 kHz。
• 峰值效率（hpk）：在输入电压为标称值时，可达 91 %。

三、连接器和测试点说明

3.1 输入/输出连接器

• J1 VIN：输入电源的正连接，输入电压必须在 2.3 V 至 5.5 V 之间，连接电源时应将输入电源线绞合并尽量缩短。
• J2 S + /S–：转换器输入的感测连接，可连接电压表、电源感测连接或示波器。
• J3 GND：输入电源的返回连接，同样要求输入电压在 2.3 V 至 5.5 V 之间，电源线应绞合且尽量短。电容 C1 用于补偿直流电源到 EVM 的电线产生的寄生电感，实际应用电路中并非必需。
• J4 VOUT：降压转换器的正输出，不同型号的 TPS6261x/2x/6x 系列设备具有固定输出电压，具体信息可参考设备数据手册。
• J5 S + /S–：转换器输出的感测连接，可连接电压表、电子负载感测连接或示波器。
• J6 GND：转换器的返回连接，可在 J6 和 J4（VOUT）之间连接负载。

3.2 跳线和开关

• JP1 ENABLE：用于启用或禁用 EVM 上的转换器。将短路棒置于 ENABLE 和 ON 之间可开启转换器，置于 ENABLE 和 OFF 之间则禁用转换器。
• JP2 MODE：用于启用或禁用轻负载下的节能模式。将短路棒置于 MODE 和 PWM 之间可禁用节能模式，此时转换器在整个负载电流范围内以强制 PWM 模式运行；置于 MODE 和 PSM 之间可启用节能模式，设备在轻负载条件下以节能模式运行，具体信息可参考设备数据手册。

四、测试配置

4.1 硬件设置

典型的硬件测试配置包括示波器、直流电源、负载等，通过合理连接各个部件来进行测试。

4.2 测试步骤

1. 静电防护：由于 TPS6261x/2x/6xEVM - 419 上的许多组件易受静电放电（ESD）损坏，因此在操作前应在 ESD 工作站工作，确保手腕带、脚带或垫子接地，并穿戴静电服和安全眼镜。
2. 连接电源：在 TPS626xxEVM 的 J1 和 J2 之间连接直流电源，输入电压范围为 2.3 V 至 5.5 V，同时将输入电源线绞合并尽量缩短。
3. 连接测量设备：将直流电压表或示波器连接到 EVM 的输出感测连接。
4. 连接负载：在 TPS626xxEVM 的 J4 和 J6 之间连接负载。
5. 启用转换器：将 JP1 上的短路棒连接到 ENABLE 和 ON 之间以启用转换器。
6. 模式选择：通过 JP2 跳线可在轻负载节能模式和强制 PWM 模式之间切换。

五、测试数据

5.1 效率

通过图 3 - 图 8 展示了 TPS626xxEVM 的典型效率性能。不同型号在不同输入电压和输出电压条件下，效率随负载电流的变化情况有所不同。实际性能数据可能受测量技术和环境变量影响，这些曲线仅供参考。

5.2 启动

图 9 - 图 11 展示了不同 TPS626xxEVM 板的典型启动性能。

5.3 输出电压纹波

• 节能模式：图 12 展示了 TPS626xx 在节能模式下的典型输出电压纹波。
• PWM 模式：图 13 展示了 TPS626xx 在 PWM 模式下的典型输出电压纹波。

六、装配图和布局

TPS6261x/2x/6xEVM - 419 采用两层、1 - 盎司覆铜板设计，所有组件位于电路板顶部的有源区域。建议将 TPS626xx 反馈（FB）引脚直接连接到电感器，而非输出电容器的 (Vout) 连接，这样可提供更好的瞬态响应性能。

七、物料清单

表 3 列出了 TPS626xxEVM 的物料清单，包括不同型号对应的电容、电感、集成电路等元件的参数和型号。

八、标记信息

表 4 提供了该 EVM 的标记信息，不同的装配编号对应不同的 EVM 型号。

九、重要注意事项

• 使用目的：该评估板/套件仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适用于一般消费者使用的成品。
• 电气安全：必须在输入电压范围 2.3 V 至 5.5 V 和输出电压范围 1.2 V 至 1.8 V 内操作，超出范围可能导致意外操作或设备损坏。
• 温度注意：正常操作期间，一些电路组件的外壳温度可能高于 + 60°C，操作时需注意避免烫伤。
• 电磁兼容性：该评估板/套件未经过 FCC 规则第 15 部分的测试，在其他环境中操作可能会对无线电通信造成干扰，用户需自行采取措施解决。

总之，TPS6261x/2x/6xEVM - 419 评估模块为电子工程师提供了一个便捷的平台，用于评估 TPS6261x/2x/6x 系列 DC - DC 转换器的性能。通过深入了解其特点、性能和使用方法，工程师们可以更好地将这些高性能转换器应用到实际项目中。你在使用这类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。