TPS62180EVM - 581评估模块：高效电源解决方案的探索

在电子设计领域，电源模块的性能和适用性至关重要。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）的TPS62180EVM - 581评估模块，看看它能为我们带来怎样的惊喜。

文件下载：TPS62180EVM-581.pdf

一、模块概述

TPS62180EVM - 581评估模块主要用于评估TPS62180这款6A、2相降压转换器。该转换器采用2×3mm的WCSP封装，有固定输出电压和可调输出电压两种版本可供选择。此评估模块能在4V至15V的输入电压下输出3.3V的电压，并且具备自动效率增强（AEE™）功能，在整个负载电流范围内效率超过90%。其小巧的尺寸（99 (mm^{2})）和低外形设计，非常适合用于平板电脑、固态硬盘（SSD）等便携式设备，能实现高密度的电源解决方案。

二、性能规格

1. 基本参数

规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压		4		15	V
输出电压设定点			3.3		V
输出电流		0		6	A
软启动时间（(V_{OUT}) 上升时间）			825		µs

这些参数为我们在实际应用中选择合适的电源方案提供了重要依据。比如，当我们的设备需要稳定的3.3V输出电压，且输入电压在4V至15V之间变化时，TPS62180EVM - 581就能很好地满足需求。

2. 模块修改

• 固定输出电压操作：若要进行固定输出电压版本的评估，可以将U1替换为相应版本的集成电路，并将R2替换为0Ω电阻，同时移除R1。
• 输入和输出电容：C13和C14可作为额外的输入电容，虽非必要，但能减少输入电压纹波；C7 - C12作为额外的输出电容，能减少输出电压纹波并改善负载瞬态响应。不过，总输出电容需保持在TPS62180数据手册规定的推荐范围内。
• 低外形解决方案：当前评估模块的最大高度为2.1mm，若要获得更低的外形，可以将L1和L2替换为高度更低的合适电感，如Toko的DFE252012P系列，其最大外形为1.2mm，且能适配现有的L1和L2焊盘。
• 可配置启用阈值电压：移除JP1后，安装R4和R5可设置用户可选的集成电路开启输入电压，具体电阻值的计算可参考数据手册中的公式。

三、模块设置

1. 输入/输出连接器说明

连接器	说明
J1 – VIN	评估模块输入电源的正输入连接
J2 – S+/S–	输入电压感测连接，在此处测量输入电压
J3 – GND	评估模块输入电源的返回连接
J4 – VOUT	输出电压连接
J5 – S+/S–	输出电压感测连接，在此处测量输出电压
J6 – GND	输出返回连接
J7 – PG/GND	PG输出位于该接头的引脚1，引脚2为方便的接地端
J8 – SS/TR/GND	SS/TR引脚电压位于该接头的引脚2，引脚1为方便的接地端
JP1 – EN	EN引脚输入跳线。将提供的跳线跨接在ON和EN上可开启集成电路；跨接在OFF和EN上可关闭集成电路；移除跳线可通过R4和R5设置可配置的启用阈值电压
JP2 – PG上拉电压	PG引脚的上拉电压跳线。将提供的跳线置于JP2上可将PG引脚的上拉电阻连接到输出电压；也可移除跳线，并在引脚1上提供不同的电压，将PG引脚拉至不同电平，但此外部施加的电压必须低于7V

2. 操作设置

要操作评估模块，需根据上述说明将跳线JP1和JP2设置到所需位置，然后将输入电源连接到J1和J3，将负载连接到J4和J6。

四、测试结果

TPS62180EVM - 581的数据被用于TPS62180数据手册（SLVSBB8）中。具体的热性能（(V{IN}=15V)，负载 = 6A）和环路测量（(V{IN}=12V)，负载 = 6A，在R1串联50Ω电阻）结果可参考相关图表。这些测试结果能帮助我们更直观地了解模块在不同条件下的性能表现。

五、电路板布局

该评估模块的电路板布局相关Gerbers文件可在EVM产品页面（TPS62180EVM - 581）获取。PCB的B版本仅填充了U1下方的过孔以提高可制造性，与A版本相比，铜层没有变化。同时，文档中还提供了装配层、顶层丝印层、顶层、内部层1、内部层2和底层等各层的布局图，方便工程师进行参考和设计。

六、原理图和物料清单

1. 原理图

文档中给出了TPS62180EVM - 581的原理图，它清晰地展示了模块的电路连接和工作原理，是我们理解和分析模块功能的重要依据。

2. 物料清单

数量	参考编号	值	描述	尺寸	零件编号	制造商
2	C1, C2	22uF	陶瓷电容，22uF，25V，±20%，X5R，0805	0805	GRM21BR61E226ME44L	MuRata
2	C3, C4	47uF	陶瓷电容，47uF，10V，±20%，X5R，0805	0805	GRM21BR61A476ME15L	MuRata
1	C5	3300pF	陶瓷电容，3300pF，25V，±10%，X7R，0603	0603	GRM188R71E332KA01D	MuRata
1	C6	100uF	钽电容，100uF，20V，±10%，0.5欧姆，SMD	7343 - 43	293D107X9020E2TE3	Vishay - Sprague
2	L1, L2	1uH	屏蔽复合电感，1uH，5.4A，0.01欧姆，SMD	4x2x4mm	XFL4020 - 102MEB	Coilcraft
2	R1, R3	470k	电阻，470k欧姆，1%，0.1W，0603	0603	RC0603FR - 07470KL	Yageo America
1	R2	150k	电阻，150k欧姆，1%，0.1W，0603	0603	RC0603FR - 07150KL	Yageo America
1	U1	TPS62180 (1)	4 - 15V，6A，2相降压转换器	2x3mm	TPS62180YZF	Texas Instruments

需要注意的是，TPS62180EVM - 581中的TPS62180（U1）器件可能顶部标记不正确，但这些器件仍经过全面测试，符合数据手册规定的电气特性。

综上所述，TPS62180EVM - 581评估模块为我们提供了一个高效、灵活的电源解决方案评估平台。在实际设计中，我们可以根据具体需求对模块进行修改和调整，以满足不同设备的电源要求。各位工程师在使用过程中，不妨多思考如何充分发挥该模块的优势，为自己的项目带来更好的性能表现。你在电源模块设计中遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。