探索 TPS6030x EVM-170 单电池电荷泵评估模块

在电子设计领域，评估模块是工程师们验证和测试新设备性能的重要工具。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）的 TPS6030x EVM - 170 单电池电荷泵评估模块。

文件下载：TPS60302EVM-170.pdf

重要注意事项

在开始使用之前，有必要了解 TI 对于产品的相关规定。TI 保留对产品进行更改或停产的权利，并且建议客户在下单前获取最新的相关信息，以确保所依赖的信息是最新且完整的。TI 按照标准保修对产品性能进行担保，但并非对每个设备的所有参数都进行具体测试，除非政府有相关要求。客户需要对使用 TI 组件的应用负责，并提供足够的设计和操作保障措施，以降低应用风险。此外，TI 不承担应用协助或客户产品设计的责任，也不保证授予任何专利、版权等知识产权许可。对 TI 数据手册信息的复制必须保持原样，并附带所有相关的保修、条件、限制和通知，否则将使相关产品或服务的保修无效。

评估模块概述

TPS6030x EVM - 170 评估模块用于评估 TI 的 TPS60300 至 TPS60303 电荷泵设备。使用这个评估模块，只需一个直流电压源，就可以评估设备的各种模式和性能。而且，电荷泵电路的布局至关重要，该评估模块的布局类似于电感式 DC/DC 转换器的布局，其建议的布局可以作为参考设计，帮助工程师减少设计时间。

TPS6030x 设备基本操作

TPS6030x 系列电荷泵可工作在三倍或四倍模式。它由一个带有电容 (C{FLY 1}) 和 (C{OUT1 }) 的非调节倍压器级组成，其输出电压可在 OUT1 处找到。OUT1 处的电压内部连接到一个工作在 ×1.5 或 ×2 模式的调节电荷泵的输入，最终在 OUT2 处提供 3.3V（TPS60300 和 TPS60302）或 3V（TPS60301 和 TPS60303）的输出电压。这些设备在调节输出（OUT2）的最大输出电流为 20 mA，当 OUT2 无负载时，非调节输出（OUT1）可提供高达 40 mA 的电流。在评估模块中，使用的是具有 3.3V 输出电压和推挽式电源良好输出的 TPS60302。

评估模块详细描述

原理图

评估模块的原理图中，板上为所有必要信号设置了单引脚连接器。要操作该板，需在 VIN 和 GND 之间连接一个具有适当电压水平的电源。为确保设备在没有信号施加到 EN 引脚时能够启动，在 EN 处添加了上拉电阻。将 EN 连接到 GND 可禁用设备，此时 IC 的电源电流会降至 0.05 µA。不过要注意，在低电流模式下操作时，上拉电阻 R1 和 R2 消耗的电流可能比设备本身还多，需要将这些电阻移除。此外，还添加了一些额外的 GND 引脚以方便使用。电容 C6 至 C11 采用 1206 尺寸的 SMD 封装，这些部件并非操作所必需，仅用于测试目的，可作为测试点或通过并联另一个电容来轻松增加电容值。

布局

评估模块的组件仅放置在板的顶层，尺寸为 (42.0 × 33.0 mm^{2})（(1386 mm^{2})），远大于 IC 和其电容所需的空间。IC 和电容在评估模块上所需的总空间仅约为 (8 mm × 10 mm = 80 mm^{2})。电容的选择并非为了节省空间，而是为了优化性能。如果需要，可以使用更小的电容来优化布局以减少板空间。在评估模块上，由于在 (C{IN})、(C{OUT }) 和 (C_{FLY}) 旁边添加了 1206 尺寸的焊盘，因此也可以焊接其他电容。底层信号为接地信号（GND），为了获得良好的性能，整个底层是一个 GND 平面，仅被一些过孔打断。

评估模块设置

为了使评估模块正常运行，需要按照以下步骤进行设置：

1. 连接负载：在 GND 和 OUT2 之间连接负载。对于 TPS60300 和 TPS60302，当 (VIN ≥ 1.1 V) 时，负载电阻应 (> 165 Omega) 或电流为 0 mA 至 20 mA；当 (VIN ≥ 1 V)（启动期间）时，负载电阻应 (> 330 Omega) 或电流为 0 mA 至 10 mA。对于 TPS60301 和 TPS60303，当 (VIN ≥ 1.1 V) 时，负载电阻应 (> 150 Omega) 或电流为 0 mA 至 20 mA；当 (VIN ≥ 1 V)（启动期间）时，负载电阻应 (> 300 Omega) 或电流为 0 mA 至 10 mA。
2. 连接电源：在输入（VIN）和地（GND）之间连接一个具有适当电压（0.9 V 至 1.8 V）的信号源（或电池组）。EN 处的上拉电阻确保设备立即启动，将 EN 连接到 GND 可禁用设备。需要注意的是，在启动期间，OUT1 的负载不应超过 1 mA。

物料清单

评估模块所需的物料清单如下：	Ref Des	Part Number	Description	MFG
X1 to X8	MC S1−B	Connector	Multicontact
U1	TPS60302DGS	Charge pump IC with push-pull power-good output	TI
C1, C4, C5	1 µ F/10 V; 0805 X7R	Input and output capacitors	Taiyo Yuden
C2, C3	1 µ F/10 V; 0805 X7R	Flying capacitors	Taiyo Yuden
R1	1 M Ω 0805	Pullup resistor for ENABLE	Several
R2	Not assembled	Pullup resistor for open-drain power-good	−−−
C12	10 nF/50 V; 0805 X7R	Ceramic capacitor	Several
C6 to C11	Footprint; 1206	For test purposes	−−−

电容选择和测量

这部分内容主要涉及电容的选择和测量，但文档中未详细给出具体的选择和测量方法。不过，电容的选择对于电荷泵的性能至关重要，不同的应用场景可能需要不同类型和值的电容。工程师们在实际设计中，需要根据具体需求进行电容的选择和测量，以确保电荷泵能够稳定、高效地工作。

通过对 TPS6030x EVM - 170 单电池电荷泵评估模块的了解，我们可以看到它为工程师们提供了一个方便、有效的工具来评估 TPS6030x 电荷泵设备的性能。在实际应用中，工程师们可以根据评估模块的特点和要求，结合具体的设计需求，进行合理的设计和优化。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。