TPS63020EVM-487评估模块使用指南

在电子设计领域，评估模块是我们了解和测试芯片性能的重要工具。今天我们就来详细探讨一下德州仪器（Texas Instruments）的TPS63020EVM-487评估模块。

文件下载：TPS63020EVM-487.pdf

一、引言

1.1 背景

TPS63020是一款高效的单电感升降压转换器，采用14引脚、3mm × 4mm的QFN封装，有固定和可调输出电压两种版本。TPS63020EVM-487使用的是可调版本，并将输出设置为3.3V。该评估模块在输入电压1.8V至5.5V之间能实现全额定性能。

1.2 性能规格

以下是TPS63020EVM-487的性能规格总结（环境温度25°C）：	规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压	Iout = 1000 mA	2.0	3.6	5.5	V
输出电压	Iout = 0 mA 至 1000 mA	3.2	3.3	3.4	V
输出电流	3.6 V 输入	0	1000	2500	mA
工作频率	-	-	2400	-	kHz
效率	3.6 V 输入，1000-mA 负载	-	90%	-	-
输出纹波	3.6 V 输入，500-mA 负载	-	-	25	mV

1.3 模块修改

该评估模块的印刷电路板（PCB）设计可兼容固定和可调版本的集成电路（IC）。如果安装固定版本，R1需替换为0Ω电阻，R2开路。此外，还有额外的位置可用于安装更多的输入和输出电容。

• 可调输出IC U1操作：U1配置用于评估可调输出版本，设置为3.3V。电阻R1和R2用于将输出电压设置在1.2V至5.5V之间，具体推荐值可参考数据手册。
• 固定输出操作：若要评估固定版本，可将U1替换为固定版本，同时将R1替换为0Ω电阻，R2位置开路。

二、设置与测试结果

2.1 输入/输出连接器和引脚说明

• J1 – VIN：U1输入电源的正输入连接。
• J2 – Sense：Vin Sense和GND Sense，用于在输入电容处采样输入电压的低电流感测线。
• J3 – GND：U1输入电源的Vin GND返回连接，与J6共用。
• J4 – VOUT：输出电压连接。
• J5 – Sense：Vout Sense和GND Sense，用于在输出电容处采样输出电压的低电流感测线。
• J6 – GND：输出电压的Vout GND返回连接，与J3共用。
• J7 – PG GND：Power Good（PG）测试点和GND连接。
• JP1 – ENABLE：中心引脚和ON之间短路跳线可开启设备；中心引脚和OFF之间安装短路跳线则关闭设备。
• JP2 – PWR Save：中心引脚和OFF之间安装短路跳线可禁用节能模式；中心引脚和ON之间安装短路跳线则启用节能模式。中心引脚可用于与外部时钟同步，更多细节可参考数据手册。

2.2 设置

要操作评估模块，需将输入电源连接到相应引脚，并将负载连接到相应引脚。

2.3 上电

软启动电路由一个斜坡控制电流限制比较器，开关电流限制从低开始逐渐增加到最大值。在此期间会监测输出电压，只有输出电压增加时开关电流才会增加。

2.4 输出纹波

输出纹波在2.4MHz的开关频率下产生，使用推荐的电感L和输出电容C时，纹波较低。纹波幅度会根据负载电流和输入电压而变化。为了准确测量，应确保示波器探头尽可能靠近输出电容，并使用短接地引线。走线和引线的电阻会增加输出纹波，接地引线长度会增加开关尖峰的幅度。

2.5 效率

在中高负载下，效率通常超过90%。启用节能模式后，在1mA至100mA的轻负载下，效率大于80%。

2.6 功率耗散

由于效率高，需要耗散的功率较低。此外，带有焊盘的QFN封装在散热方面非常有效，但仍需注意避免设备过热。

2.7 负载瞬态响应

负载瞬态响应调节良好。增加输出电容可以减少电压过冲和下冲。

三、电路板布局

该部分提供了TPS63020EVM-487的电路板布局和图示，包括组装层、顶层布线和底层布线的示意图。合理的电路板布局对于保证模块的性能至关重要，大家在设计类似电路时可以参考这些布局图。

四、原理图和物料清单

4.1 原理图

原理图展示了评估模块的电路连接方式，对于理解模块的工作原理和进行电路分析非常有帮助。

4.2 物料清单

数量	参考编号	值	描述	尺寸	零件编号	制造商
2	C1, C4	2.2 μF	陶瓷电容，6.3V，X5R，20%	0402	GRM155R60J225ME15D	Murata
5	C2, C3, C5, C6, C7	22 μF	陶瓷电容，低电感，6.3V，X5R，20%	0603	GRM188R60J226MEA0L	Murata
1	C8	0.1 μF	陶瓷电容，低电感，25V，X7R，10%	0603	Std	Std
1	C9	150 μF	钽电容，SMT，150uF 10V，100mOhm	D	B45197A2157K409	Kemet
1	L1	1.5 μH	功率电感，4.1A，±20%	0.157 x 0.157 英寸	XFL4020-152ME	Coilcraft
1	R1	1.02M	贴片电阻，1/16-W，1%	0603	Std	Std
1	R2	182k	贴片电阻，1/16W，1%	0603	Std	Std
3	R3, R4, R5	1.00M	贴片电阻，1/16W，1%	0603	Std	Std
1	U1	-	高效单电感升降压转换器，带4A开关	SON-14	TPS63020DSJ	TI

4.3 相关文档

可参考德州仪器的TPS63020高电流升降压转换器数据手册（SLVS916）获取更多信息。

4.4 技术支持

如果需要帮助，可联系当地的TI销售代表。

五、注意事项

5.1 FCC警告

该设备仅适用于实验室测试环境。它会产生、使用并可能辐射射频能量，且未经过测试以符合FCC规则第15部分J子部分规定的计算设备限制。在其他环境中操作可能会对无线电通信造成干扰，用户需自行承担纠正干扰的费用。

5.2 EVM重要通知

• 该评估套件仅用于工程开发或评估目的，不适合商业使用。
• 如果评估套件不符合用户指南中的规格，可在交付日期起30天内退货并获得全额退款。
• 用户需承担货物的正确和安全处理责任，并赔偿TI因货物处理或使用而产生的所有索赔。
• 收到的产品可能不符合法规要求或未通过认证，用户需采取适当的静电放电预防措施。

5.3 EVM警告和限制

• 该评估模块应在3V至5.5V的输入电压范围内操作，3.6V输入时最大推荐输出电流为1000mA。超过指定输入范围可能导致意外操作和/或对评估模块造成不可逆转的损坏。
• 正常运行期间，某些电路组件的外壳温度可能超过50°C。只要保持输入和输出范围，评估模块设计为在某些组件高于50°C的情况下仍能正常运行。操作时在这些设备附近放置测量探头时，需注意它们可能会很烫。

以上就是关于TPS63020EVM-487评估模块的详细介绍，希望对各位电子工程师在使用该模块进行设计和测试时有所帮助。大家在实际应用中遇到问题，欢迎一起交流探讨。