深入解析TPS63010EVM-235评估模块

在电子设计领域，高效的电源管理芯片至关重要。今天我们就来详细探讨一下德州仪器（Texas Instruments）的TPS63010EVM-235评估模块，它能帮助我们轻松评估和测试TPS63010单电感升降压转换器的性能。

文件下载：TPS63010EVM-235.pdf

一、TPS63010芯片简介

TPS63010是一款采用20引脚WCSP封装的高效单电感升降压转换器，有固定输出电压和可调输出电压两种版本。TPS63010EVM-235使用的是可调版本，默认设置输出电压为3.3V。该评估模块在输入电压2V至5.5V的范围内能实现全额定性能，但启动时输入电压至少为2.2V，启动后输入电压可降至2V。

性能规格

规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压	Iout = 500 mA	2	3.6	5.5	V
输出电压	Iout = 0 mA 至 500 mA	3.25	3.3	3.40	V
输出电流	3.6 V 输入	0	500	1200	mA
工作频率		2400			kHz
最大效率	4.2 V 输入，300 mA 负载	94.2 %
输出纹波	3.6 V 输入，500 mA 负载	25			mV

电路修改

该评估模块的PCB设计兼容固定和可调版本的集成电路。若安装固定版本，需将R1替换为0Ω电阻，R2开路。

• 可调输出IC U1操作：U1配置用于评估可调输出版本，设置输出电压为3.3V。通过电阻R1和R2可将输出电压设置在1.2V至5.5V之间，具体推荐值可参考数据手册（SLVS653）。
• 固定输出操作：若将U1替换为固定版本，同样需将R1替换为0Ω电阻，R2位置开路。

二、评估模块的设置与结果

输入/输出连接器和引脚说明

• J1 - VIN：J1 - 1是输入电源到U1正输入连接的正检测（+S）引脚，J1 - 2是输入电源到U1的正电压连接（VIN）引脚，二者电气相连。
• J2 - GND：J2 - 1是输入电源到U1的返回电压连接（GND）引脚，J2 - 2是输入电源返回电压连接的负检测（-S）引脚，J2 - 1、J2 - 2、J4 - 1和J4 - 2电气相连。
• J3 - VOUT：J3 - 1是到负载的正输出连接的正检测（+S）引脚，J3 - 2是正输出连接（VOUT）引脚，二者电气相连。
• J4 - GND：J4 - 1是返回输出连接（GND）引脚，J4 - 2是到负载的返回输出连接的正检测（-S）引脚，与J2 - 1、J2 - 2电气相连。
• JP1 - EN：使能功能控制跳线。短接JP1 - 1（EN）和中心引脚JP1 - 2（EN）开启设备；短接JP1 - 3（DIS）和中心引脚JP1 - 2（EN）关闭设备。
• JP2 - PS：节能模式控制跳线。短接JP2 - 1（DIS）和中心引脚JP2 - 2（PS）关闭节能模式；短接JP2 - 3（EN）和中心引脚JP2 - 2（PS）开启节能模式。
• JP3 - VSEL：电压选择模式控制跳线。用于在评估模块配置为与TPS63011或TPS63012配合使用时设置高低电压选项。
• JP4 - SYNC：同步模式控制和输入跳线。短接JP4 - 3（DIS）和中心引脚JP4 - 2（SYNC）禁用外部同步；保持JP4开路以启用同步功能控制，中心引脚JP4 - 2为同步输入，用于与外部时钟同步。

操作设置

操作评估模块时，只需将输入电源连接到相应引脚，将负载连接到相应引脚。最大推荐负载取决于输入电源电压，通常TPS63010在升压模式（Vin > 2.4 V）下可提供800 mA电流，在降压模式（Vin ≥ 3.6 V）下可提供1.2 A电流。推荐输入电源电压为2V至5.5V，设备启动时最小输入电压为2.2V，启动后输入电压可降至2V。

上电过程

设备启用后开始工作，平均电流限制从初始的400 mA随输出电压升高而上升。当输出电压约为1.2V时，电流限制达到标称值。在此过程中会监测输出电压，只有输出电压升高，开关电流才会增加。

输出纹波

输出纹波在2.4 MHz的开关频率下产生，使用推荐的电感L和输出电容C时，纹波较低。纹波幅度随负载电流和输入电压变化。为准确测量，应将示波器探头尽可能靠近输出电容，并使用短接地引线，因为走线和引线的电阻会增加输出纹波，接地引线长度会增加开关尖峰的幅度。

效率

效率曲线显示，在300 - 400 mA负载电流之间达到峰值效率。

负载瞬态响应

负载瞬态响应调节良好，增加输出电容可减少电压过冲和下冲。

闭环响应

给出了Vin = 5 V和Iout = 500 mA时的闭环响应曲线。

三、评估模块的布局

评估模块的布局图展示了其装配层、顶层布线和底层布线，这些布局设计有助于优化电路性能和减少干扰。

四、原理图和物料清单

原理图

提供了TPS63010EVM - 235的详细原理图，方便工程师进行电路分析和设计。

物料清单

数量	参考编号	值	描述	尺寸	零件编号	制造商
1	C2	0.1 µF	陶瓷电容，16V，X7R，10%	0402	GRM155R71C104KA88D	Murata
3	C3 - C5	10 µF	陶瓷电容，6.3V，X5R，20%	0603	ECJ - 1VB0J106M	Panasonic
4	J1 - J4	PTC36SAAN	2引脚，100mil间距的接头（36引脚条）	0.100英寸x 2	PTC36SAAN	Sullins
4	JP1 - JP4	PTC36SAAN	3引脚，100mil间距的接头（36引脚条）	0.100英寸x 3	PTC36SAAN	Sullins
1	L1	1.5 µH	贴片电感，2.1A，100毫欧	0.118 x 0.118英寸	LPS3015 - 152ML	Coilcraft
1	R1	1.00 M	贴片电阻，1/16W，1%	0402	Std	Std
1	R2	180k	贴片电阻，1/16W，1%	0402	Std	Std
1	U1	TPS63010YFF	高效单电感升降压转换器IC	WCSP	TPS63010YFF	TI
1			2英寸x 1英寸x 0.062英寸的PCB		HPA235A	Any
4			100mil黑色分流器	0.1	929950 - 00	3m

注意事项

• 这些组件对静电敏感，需采取静电防护措施。
• 组件必须清洁，无焊剂和污染物，不允许使用免清洗焊剂。
• 组件必须符合IPC - A - 610 Class 2工艺标准。
• 带星号（*）的参考标识不能替换，其他组件可用等效制造商的组件替换。
• WCSP零件的最大放置压力为30克。

五、重要注意事项

该评估模块仅用于工程开发、演示或评估目的，并非面向普通消费者的成品。使用时需注意输入电压范围为3.6V至5.5V，输出电流范围为1000 mA，超出范围可能导致意外操作或设备损坏。此外，正常运行时部分电路组件外壳温度可能超过50°C，操作时需注意避免烫伤。

总之，TPS63010EVM - 235评估模块为工程师提供了一个便捷的平台，用于评估TPS63010升降压转换器的性能。通过深入了解其特性和操作方法，工程师可以更好地将其应用于实际设计中。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。