TPS62737超低功耗降压转换器评估模块使用指南

一、引言

在电子设备的电源管理领域，超低功耗的降压转换器一直是热门研究对象。德州仪器（Texas Instruments）的TPS62737器件就是一款针对超低功耗能量收集应用优化的高频同步降压DC - DC转换器。它能在高达5.5V的输入电压下，为1.3 - 5.3V的输出提供高达2900mA的连续电流。今天，我们就来详细了解一下其评估模块（EVM）的相关内容。

文件下载：TPS62737EVM-560.pdf

二、TPS62737 IC特性

2.1 整体优势

TPS62737是高度集成的超低功耗降压转换器解决方案，非常适合满足超低功耗应用（如能量收集）的特殊需求。与线性降压转换器相比，它能为系统提供外部可编程的稳压电源，从而保持电源管理阶段的整体效率。

2.2 控制器与电流特性

它集成了针对低功耗应用优化的滞回控制器，内部电路采用基于时间的采样系统来降低平均静态电流，使静态电流消耗能随输出负载水平进行调整。其稳压输出经过优化，在低输出电流（<10μA）到高电流（200mA）范围内都能提供高效率。

2.3 输入电压监测与控制

为了帮助用户严格管理能量预算，TPS62737会切换输入良好（VIN_OK）标志，当输入电源电压降至预设临界水平以下时，向连接的微处理器发出信号，触发负载电流的降低，以防止系统进入欠压状态。此外，两个独立的使能信号可让用户启用/禁用稳压输出，或将IC置于超低静态睡眠状态。

2.4 电阻设置与清洁问题

输出电压调节点和输入良好阈值由外部电阻设置。为了在轻载时实现最大效率，建议使用阻值大于1MΩ的电压电平设置电阻。但在电路板组装或修改过程中，如焊剂和一些电路板清洁剂等污染物可能会留下残留物，形成寄生电阻，导致电压调节和阈值水平与安装电阻值预期有显著差异。因此，电路板必须仔细清洁，并用去离子水冲洗，直至水中的离子污染达标。若无法做到这一点，则建议降低电压设置电阻的总和。

三、TPS62737EVM特性

3.1 电压范围

输入电压范围为2.0V至5.5V，输出电压默认设置为1.8V，但可通过外部电阻在1.3V至5.3V之间进行调整。VIN_OK阈值默认2.9V，同样可通过外部电阻在输出电压至5.3V之间调整。

3.2 接口便利

评估模块提供了易于访问的接头，包括IN、IN - SENSE、OUT、OUT - SENSE、GND、VIN_OK，还有EN1和EN2的跳线，方便用户进行各种操作和测试。

四、性能规格总结

规格	条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入直流电压，IN		2.0		5.5	V
输出直流电压，OUT	可通过改变外部电阻在1.3V至5.3V之间调整		1.8		V
VBAT_OK阈值	可通过改变外部电阻在输出电压至5.3V之间调整		2.9		V
输出电流		0		200	mA

五、测试总结

5.1 推荐设备

• 可调节的直流电源，电压范围2.0V至5.5V，可调电流限制设置约为400mA。
• 负载：系统负载或电阻负载≥9Ω。
• 两台配置为测量电压的数字万用表和两台配置为测量电流的数字万用表。由于滞回控制转换器固有的输入电流脉冲，输入电流表必须能够进行滤波和/或平均，以测量正确的值。在IN和GND之间添加一个大电容（>100μF）可辅助滤波，但这类电容可能有高泄漏电流，会在无负载时人为增加静态电流测量值。进行效率测量时，也推荐使用配置为调节电压并测量电流、功率或两者的源表。
• 配备多达四个电压探头的示波器。

5.2 设备和EVM设置

文档中给出了详细的设置I/O连接和配置表格，用于测量TPS62737 EVM的效率。例如，J1（IN）连接电流计（CM#1）的负极，J2 - 1（+ IN SNS）连接电压表（VM#1）的正极等。同时，通过JP1（EN1）和JP2（EN2）的不同设置，可以实现不同的工作模式，如全待机模式、全降压转换器模式和部分待机模式。

5.3 测量效率的提示

• 确保EVM设置符合表格和图示要求，并将电源预设为低于5.5V的电压，电流限制约为400mA。
• 缓慢增加系统负载电流，直至达到200mA。
• 可参考TPS62737数据手册中不同输入电压、输出电压和负载电流下的效率曲线。

5.4 示波器绘图提示

• 为测量电感电流，需在电感中串联一个电流环。
• 测量直流波形时，按图示设置时基，并将探头连接到适用的接头（IN、OUT、VBAT_OK）或SW引脚以及最近的GND接头。
• 测量交流波形（如输出电压纹波）时，按图示设置时基，取下电压探头帽，将探头尖端连接到电容C3的顶部，并将短接地引线连接到电容C3的接地端。
• 由于滞回控制方法，测量开关波形时，时基可能需要随输出负载电流的调整而调整。

5.5 测试结果

文档中给出了多个测试结果图，包括船运模式启动行为、待机模式启动行为、负载瞬态响应和稳态操作等，这些图详细展示了在不同输入电压和输出电压条件下评估模块的性能表现。

六、PWR560 PCB布局和物料清单

6.1 PCB布局

文档提供了REV A PCB的顶层和底层布局图，为工程师在实际设计和组装过程中提供了直观的参考。

6.2 物料清单

列出了评估模块的详细物料清单，包括PCB、电容、电感、电阻、接头等元件的数量、值、描述、封装参考、零件编号和制造商等信息。例如，C1为0.1uF的陶瓷芯片电容，制造商为Kemet；U1为可编程输出电压的超低功耗降压转换器，型号为TPS62737RGY，制造商为德州仪器。

七、使用注意事项

7.1 一般使用注意

评估模块仅用于实验室和/或开发环境的可行性评估，并非成品，不适合普通消费者使用。用户必须阅读用户指南和所有相关文档，严格按照推荐规格和环境条件操作，避免超出规定的额定值（如输入和输出电压、电流、功率和环境范围），否则可能导致财产损失、人身伤害或死亡。

7.2 射频法规合规

不同类型的评估模块可能受到不同国家的射频法规限制。对于不包含无线电的评估模块，若不符合美国联邦通信委员会（FCC）或加拿大工业部（IC）的规定，仅用于工程开发、演示或评估目的，可能会产生射频能量但未经过相关测试，若造成干扰，用户需自行采取措施纠正。对于包含无线电的评估模块，用户必须在合法分配的频率和功率限制内使用，确保符合当地法律规定。

7.3 日本使用规定

进入日本的评估模块未获得TI符合日本无线电法技术法规的认证。用户在日本使用时，必须在屏蔽室或特定测试设施中使用，或获得测试无线电台许可证，或获得技术法规合规认证。同时，转让评估模块时需向受让方传达相同注意事项，否则可能会受到日本无线电法的处罚。

通过对TPS62737超低功耗降压转换器评估模块的详细了解，电子工程师们可以更好地利用该模块进行电源管理相关的设计和测试工作。大家在实际应用过程中，是否遇到过类似模块使用时的特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。