探索 TPS65170 评估模块：LCD 偏置电源的理想之选

在电子设计领域，为 LCD 应用寻找合适的电源解决方案至关重要。德州仪器（Texas Instruments）的 TPS65170 评估模块（EVM），为各类 LCD 偏置应用提供了简单且经济的电源供应方案。今天，我们就来深入了解一下这个模块。

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1. 模块概述

1.1 功能描述

TPS65170 能满足多种 LCD 偏置应用需求。在典型显示面板应用中，升压转换器产生显示面板的源电压 (V{S})，降压转换器生成系统的逻辑电源 (V{LOGIC})，两个电荷泵控制器调节外部电荷泵，产生显示晶体管的导通和关断电源 (V{GH}) 和 (V{GL})。通过使用外部晶体管调节电荷泵输出电压，可显著降低集成电路（IC）的功耗，简化印刷电路板（PCB）的热设计并提高可靠性。此外，它还提供复位电路，监控降压转换器输出 ((V_{LOGIC}))，并在电源启动时为时序控制器生成复位信号。

TPS65170EVM 可在全输入电压范围内工作，升压转换器输出电压为 15.6 V，降压转换器为 3.3 V，正电荷泵为 26 V，负电荷泵为 -7 V。升压转换器和电荷泵的输出电压可通过改变反馈电阻分压器网络进行调整。外部补偿针对所使用的电感器和电容器组合进行了优化，若在升压转换器上使用其他电感和电容组合，则需根据数据表调整补偿。

1.2 应用领域

该模块主要应用于 LCD 电视和显示器等领域。

1.3 模块特性

• 输入电压范围：8.6 V 至 14.7 V，适应多种电源环境。
• 升压转换器：开关电流限制为 2.8 A，输出电压高达 18.5 V，还具备短路保护功能。
• 降压转换器：开关电流限制为 1.5 A，固定 750 - kHz 开关频率，有固定的软启动功能。
• 电荷泵控制器：两个电荷泵控制器可调节 (V{GH}) 和 (V{GL})。
• 其他特性：提供外部高端 MOSFET 隔离开关控制信号、可编程复位脉冲持续时间的复位信号、热关断功能。采用双面、两层有源 PCB，所有组件都在顶层，方便观察和测试。

2. 电气与性能规格

2.1 输入特性

• 输入电压范围为 8 V 至 14.7 V。在 (V{IN} = 12 V)，(I{S} = I{LOGIC} = 1 A)，(I{VGH} = 50 mA)，(I{VGL} = 50 mA) 时，输入电流为 10 mA；无负载输入电流在 (V{IN} = 12 V)，(I{S} = I{LOGIC} = I{VGH} = I{VGL} = 0 A) 时为 7 - 10 mA。

2.2 输出特性

• 升压转换器：在 (V{IN} = 12 V)，(I{S} = 1 A) 时，输出电压为 15.4 - 15.8 V，线路调节在 (V{IN} = 9.6 V) 至 14.4 V，(I{OUT} = 750 mA) 时为 15 mV，负载调节在 (I{OUT} = 100 mA) 至 1.5 A，PWM 模式，(V{IN} = 12 V) 时为 25 mV。
• 降压转换器：在 (V{IN} = 12 V)，(I{LOGIC} = 1 A) 时，输出电压为 3.2 - 3.4 V，线路调节在 (V{IN} = 9.6 V) 至 14.4 V，(I{OUT} = 500 mA) 时为 15 mV，负载调节在 (I{OUT} = 100 mA) 至 1 A，PWM 模式，(V{IN} = 12 V) 时为 10 mV。
• 正电荷泵：在 (V{IN} = 12 V)，(I{GH} = 50 mA) 时，输出逻辑电压为 25 - 27 V。
• 负电荷泵：在 (V{IN} = 12 V)，(I{GL} = 50 mA) 时，输出逻辑电压为 6.5 - 7.5 V。
• 输出电压纹波：升压转换器在 (V{IN} = 12 V)，(I{OUT} = 1 A) 时为 20 mVPP。

2.3 系统特性

开关频率范围为 600 - 900 kHz，升压转换器在 (V_{IN} = 12 V) 时的峰值效率为 93%。

3. 连接器与测试点说明

3.1 输入连接器

• J1 – VIN：是输入电源的正连接头，电源需连接在 J1 和 J3（GND）之间，输入电压范围为 8 V 至 14.7 V，连接时应将引线绞合并尽量缩短。
• J2 – 输入感应连接器：未安装元件，预留用于直接在输入电容器上测量输入电压，可连接 4 线电源和感应电源，连接时需绞合引线。
• J3 – GND：是输入电源的返回连接头，与 J1 配合连接电源，输入电压要求与 J1 相同。

3.2 输出连接器

• J4 – (V_{S})：是升压转换器输出电压的正连接头，负载应连接在 J4 和 J6（GND）之间。
• J5 - (V_{S}) 输出感应连接器：未安装元件，预留用于直接在输出电容器上测量升压转换器的输出电压。
• J6 – GND：是升压转换器输出电压的返回连接头，与 J4 配合连接负载。

4. 测试设置

4.1 EVM 操作

用户需在 8 V 至 14.7 V 的输入电源之间连接 J1 和 J3 才能使 EVM 工作，绝对最大输入电压为 20 V。用户可在 J4 和 J6、J7 和 J9、J10 和 J11、J12 和 J13 之间连接负载电阻。

4.2 补偿 – COMP

可通过调整连接到 COMP 引脚的外部组件来补偿调节器环路。COMP 引脚是内部跨导误差放大器的输出。对于大多数应用，标准值 (R{COMP} = R7 = 33 kΩ) 和 (C{COMP} = C14 = 1 nF) 即可。

5. 组装图与布局

TPS65170EVM 的 PCB 采用两层、35 - mm（1 oz）覆铜电路板设计，所有组件都在顶层，顶层和底层的有源走线方便用户在实际双面应用中轻松查看、探测和评估 TPS65170 控制 IC。对于空间受限的系统，将组件移到 PCB 两侧或使用额外的内层可进一步减小尺寸。

6. 物料清单

该模块包含多种电容、二极管、电感、晶体管、电阻和集成电路等元件，具体规格可参考文档中的物料清单表格。

7. 重要注意事项

7.1 适用范围

此评估模块仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适合一般消费者使用的成品。使用人员需具备电子培训并遵守良好的工程实践标准。

7.2 合规性

该模块不在欧盟电磁兼容性、有害物质限制（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE 或 UL 指令范围内，可能不符合这些指令或其他相关指令的技术要求。

7.3 操作限制

需在 8 V 至 14.7 V 的输入电压范围和 3.3 V 至 26 V 的各种输出电压范围内操作 EVM，超出指定输入范围可能导致意外操作和/或对 EVM 造成不可逆转的损坏。连接负载时也需在指定输出范围内，否则可能导致意外操作和/或永久性损坏。

7.4 温度注意

正常运行时，部分电路组件的外壳温度可能超过 85°C，只要保持输入和输出范围，某些组件在高于 125°C 时 EVM 也能正常工作。操作时靠近这些组件放置测量探头需注意其温度较高。

总之，TPS65170 评估模块为 LCD 偏置电源设计提供了一个可靠且灵活的解决方案。在使用过程中，我们需要仔细遵循操作规范，充分发挥其性能优势。大家在实际应用中是否遇到过类似模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。