TPS65132L评估模块：开启电源设计新视野

在电子工程师的日常工作中，电源管理模块的选择与评估至关重要。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（Texas Instruments）的TPS65132L评估模块（EVM），看看它能为我们带来怎样的惊喜。

文件下载：TPS65132LEVM-711.pdf

一、模块概述

TPS65132L评估模块主要用于为智能手机和平板电脑的LCD面板生成所需的正负电源电压，当然，它也能在需要正负电源轨的通用电源应用中发挥作用，比如运放或数据采集电路。该模块具有以下显著特点：

1. 软件优势：配备带有图形用户界面（GUI）的软件，方便进行设备配置的读写、导出和导入操作。
2. 接口适配：通过USB2ANY接口适配器控制I2C总线，实现便捷的通信。
3. 测试便利：设有测试点，便于测量重要电压；还有跳线用于启用和禁用输出。
4. 精确测量：具备输入和输出电压感应端子，可进行精确的四端电压测量。

二、使用前的准备

（一）推荐设备

1. 电源供应：为了充分评估TPS65132L的性能，需要一个能在2.5V至5.5V范围内提供1.2A电流的直流电源。
2. 主机电脑：要求安装Microsoft® Windows® 7操作系统，具备一个空闲的USB端口，至少280MB的可用硬盘空间（推荐610MB）以及至少512MB的RAM。
3. 软件支持：可以从TI网站（http://www.ti.com/product/tps65132 ）下载最新版本的EVM软件。

（二）应用场景

TPS65132L适用于需要正负输出电压在±4V至±6V范围内，且输出电流小于±80mA的应用，常见的有智能手机显示屏、平板电脑显示屏以及分轨电源应用等。

（三）性能特点

1. 高效节能：当输出电流 (I_{0}>10 mA) 时，效率大于85%。
2. 宽输入范围：输入电压范围为2.5V至5.5V。
3. 精准输出：正输出电压范围为4.0V至6.0V（以0.1V为步长），负输出电压范围为 -4.0V至 -6.0V（以0.1V为步长），输出电压精度优于1%。
4. 智能控制：具备可编程的关机时主动放电功能、出色的线路调节能力、先进的轻载节能模式、热关断保护等。
5. PCB设计：采用四层PCB，所有组件都位于顶层，方便观察和测试。

三、电气规格

参数	备注和条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入特性	输入电压	2.5	-	5.5	V
	输入电流（(V{IN} = 3.7 V)，(I{POS} = I_{NEG} = 40 mA)）	-	680	-	mA
	输入电流（(V{IN} = 3.7 V)，(I{POS} = I_{NEG} = 0 mA)）	0.1	-	1	mA
输出特性	正输出电压（(V{IN} = 3.7 V)，(I{POS} = 40 mA)）	5.35	5.4	5.45	V
	正输出电压线路调节（(V{IN} = 2.5 V) 至 5.5 V，(I{POS} = 40 mA)）	-	-	5	mV
	正输出电压负载调节（(I{POS} = 10 mA) 至 40 mA，(V{I} = 3.7 V)）	-	-	-7	mV
	默认负输出电压（(V{IN} = 3.7 V)，(I{NEG} = 40 mA)）	-5.45	-5.4	-5.35	V
	负输出电压线路调节（(V{IN} = 2.5 V) 至 5.5 V，(I{O} = 40 mA)）	-	-	5	mV
	负输出电压负载调节（(I{NEG} = 10 mA) 至 40 mA，(V{IN} = 3.7 V)）	-	-	-12	mV
	正输出电压纹波（(V{IN} = 3.7 V)，(I{O} = 40 mA)）	-	-	5	mV
	负输出电压纹波（(V{IN} = 3.7 V)，(I{O} = 40 mA)）	-	-	40	mV
系统特性	开关频率	-	1.6	-	MHz
	峰值效率（(V_{IN} = 3.7 V)）	-	89%	-	-

四、硬件连接与设置

（一）硬件连接

可以参考硬件设置图进行连接，有全功能和简化两种设置方式。全功能设置可实现输出电压和配置的灵活调整；若不需要更改输出电压或其他配置设置，可采用简化设置，此时TPS65132L设备将使用上次编程时存储在EEPROM中的寄存器设置启动。 电源供应可采用两端或四端连接方式。两端连接较为简单，但四端连接测量更准确。为减少寄生电感，建议使用短电缆（小于20cm），并将电源（(V{IN})）和返回（GND）导体绞合在一起。 负载连接可以是单端负载（连接在(V{POS})与地之间以及(V{NEG})与地之间）或差分负载（连接在(V{POS})与(V_{NEG})之间）。连接USB2ANY接口适配器时，需使用中间的十个连接。

（二）软件安装

要更改寄存器设置，需在主机电脑上安装EVM软件，并安装USB2ANY接口适配器将主机电脑与EVM硬件连接。具体操作步骤如下：

1. 访问TI网站（http://www.ti.com/product/tps65132 ），下载软件压缩文件。
2. 解压文件后，运行程序setup.exe（建议在安装新软件前卸载现有版本）。
3. 安装完成后，主机电脑桌面会出现名为TPS65132 EVM的图标。若未看到该图标，可在开始菜单的程序文件中查找，默认位置为“所有程序”→“Texas Instruments”→“TPS65132”。
4. 连接USB2ANY接口适配器到主机电脑，然后启动软件。若系统提示更新接口适配器的固件，按照屏幕提示完成更新。

五、软件操作

（一）设备选择

软件启动后，从下拉菜单中选择要评估的设备变体，然后点击“OK”。

（二）保存与加载

通过点击“Save”图标可导出配置，点击“Load”图标可导入保存的配置，方便后续复用。

（三）I2C总线配置

1. 从机地址：EVM软件使用从机地址0x3E通过I2C总线与TPS65132L设备通信，该地址不可更改。
2. 总线速度：I2C总线可在标准模式（100 kbps）或快速模式（400 kbps）下运行，可从“Speed”下拉菜单中选择所需的总线速度。
3. 上拉电阻：USB2ANY接口适配器带有I2C总线上拉电阻。若不需要，可禁用；若使用该适配器中的I2C上拉电阻，需勾选“Pullups?”复选框；若系统其他地方有I2C上拉电阻，则取消勾选。需注意，外部上拉电阻（若使用）必须连接到3.3V，上拉电压低于3.3V可能导致操作错误，高于3.3V可能损坏USB2ANY接口适配器。

（四）设置窗口

1. 输出电压调整：可通过拖动电压滑块、点击电压输入框的上下箭头、输入电压值、点击十六进制输入框的上下箭头或输入十六进制数来调整正负输出电压。若输入错误值，软件会将其向下舍入到最近的正确值；若输入值低于最小输出电压，软件将使用最小值。
2. 输出放电电阻控制：使用“Vpos Discharge”和“Vneg Discharge”复选框可启用和禁用输出放电电阻。
3. 应用模式选择：使用“Smartphone”和“Tablet”单选按钮可选择TPS65132L的工作模式，平板模式下的最大输出电流高于智能手机模式。

（五）DAC寄存器窗口

该窗口显示EEPROM和DAC寄存器上次读取的内容，以十六进制和二进制形式呈现，“Field View”将寄存器设置解码为更易理解的格式。可通过以下方式更改寄存器内容：

1. 在EEPROM和Reg Data列中输入十六进制值。
2. 点击单个位进行切换。
3. 从“Field View”的下拉列表中选择值。 还可使用窗口顶部的图标选择要显示的数据，点击“Write”可将GUI窗口中显示的内容编程到TPS65132L设备的寄存器中；点击“Write Modified”仅对所选寄存器进行编程；点击“Read”刷新所选寄存器的值；点击“Read All”刷新所有寄存器的值；点击“Copy to EEPROM”将当前寄存器设置复制到TPS65132L设备的EEPROM中。若“Read From”设置为“EEPROM”，点击“Read”或“Read All”时将从EEPROM中读取值；若设置为“Register”，则从（易失性）寄存器中读取值。若“Mode”设置为“Immediate”，对寄存器位或“Field View”所做的更改将立即生效；若设置为“Manual”，则需点击“Write Register”更改才会生效。

（六）演示模式

即使未连接USB2ANY接口适配器或EVM，EVM软件也可单独使用。若在这种情况下启动软件，会显示错误消息，点击“Continue in Demo Mode”可模拟连接EVM的操作，但显示的是模拟数据；点击“Stop”则关闭软件。若在演示模式下连接EVM，取消窗口右上角的“Demo Mode”复选框可退出演示模式；若在未连接EVM时取消该复选框，将再次显示错误消息。

六、PCB布局

TPS65132L EVM的印刷电路板采用四层、35μm（1 oz）覆铜设计，所有组件都位于顶层，顶层和底层的信号走线方便用户观察、探测和评估TPS65132L控制IC。对于空间受限的系统，将组件移到PCB两侧可进一步减小尺寸。

七、材料清单

数量	参考编号	值	描述	尺寸	零件编号	制造商
4	C1, C3, C4, C5	4.7 µF	陶瓷电容，X5R，16V，±10%	0603	GRM188R61C475KAAJ	Murata
1	C2	2.2 µF	陶瓷电容，X5R，16V，±10%	0603	GRM188R61C225KE15D	Murata
4	J1, J2, J3, J6	-	6针公头，100密耳间距，0.100" × 6	-	TSW-106-07-G-S	Samtec
1	J4	-	2×5针直插公头连接器，100密耳间距，4壁，0.338" × 0.788"	-	N2510-6002RB	3M
1	J5	-	4针公头，100密耳间距，0.100" × 4	-	TSW-104-07-G-S	Samtec
2	JP1, JP2	-	3针公头，100密耳间距，0.100" × 3	-	TSW-103-07-G-S	Samtec
1	L1	4.7 µH	屏蔽电感，SMT，±30%，0.25 Ω	2520	1269AS-H-4R7M	Toko
1	TP1	-	红色通孔测试点，0.125" × 0.125"	-	5000	Keystone
1	TP2	-	橙色通孔测试点，0.125" × 0.125"	-	5003	Keystone
2	TP3, TP4	-	蓝色通孔测试点，0.125" × 0.125"	-	5117	Keystone
2	SH-JP1, SH-JP2	-	100密耳间距，镀金，黑色分流器	-	969102-0000-DA	3M
1	U1	-	单电感双输出电源IC，±5.4-V DSBGA	-	TPS65132LYFF	TI

八、使用注意事项

（一）使用限制

该评估模块不适用于功能安全和/或安全关键评估，包括但不限于生命支持应用的评估。

（二）安全警告

1. 必须在TI推荐的规格和环境条件下操作评估模块，超过指定的性能评级和规格（如输入和输出电压、电流、功率和环境范围）可能导致人身伤害、死亡或财产损失。如有疑问，应在连接接口电子设备（包括输入电源和预期负载）之前联系TI现场代表。
2. 评估模块仅适用于技术合格的专业电子专家，他们应熟悉处理电气机械组件、系统和子系统的危险和应用风险。用户需承担妥善和安全处理及使用评估模块的全部责任和义务。
3. 用户需自行确定评估模块是否符合适用的国际、联邦、州或地方法律法规，并承担合规责任。同时，要按照相关要求妥善处理和回收评估模块。

（三）保修与责任限制

TI对评估模块提供90天的有限保修，若评估模块不符合保修规定，TI的唯一责任是选择修理、更换或对用户账户进行信用处理。TI对特殊、间接、惩罚性、附带性、后果性或示范性损害不承担责任，且TI的总责任不超过用户为特定单元支付的总金额。

（四）退货政策

除特殊情况外，TI不提供退款、退货或换货服务。若包装已打开或评估模块损坏或无法重新销售，将不接受退货。若用户认为订单收费有误或交货违反适用订单，应联系TI。所有退款将在组件退回后的30个工作日内全额退还，不包括邮费或包装费用。

综上所述，TPS65132L评估模块为电子工程师提供了一个全面的电源管理解决方案，无论是在性能、功能还是使用便利性方面都表现出色。但在使用过程中，一定要严格遵守相关的注意事项，确保安全、有效地进行评估和开发工作。大家在实际使用中有没有遇到什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。