TPS84259EVM-001评估模块：负输出电压集成电源解决方案

在电子设计领域，电源管理是一个至关重要的环节。今天，我们来深入了解一下德州仪器（TI）的TPS84259EVM - 001评估模块，它为负输出电压、高达15W的集成电源解决方案提供了一个便捷的评估平台。

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一、引言

TPS84259EVM - 001评估模块旨在为用户提供一个易于使用的平台，方便对集成电源解决方案（IPS）设备的特性和性能进行全面评估。本指南将详细介绍该评估模块的正确使用方法以及板上众多测试点的用途。

二、模块特性

2.1 电路配置

该评估模块采用TPS84259器件，可在4.5V至40V的输入电源下工作。TPS84259是一款非同步降压 - 升压（负输出）转换器，针对 - 3V至 - 17V的输出电压进行了优化。它通常以800kHz的固定频率运行，用户可以通过简单的配置跳线将输出电压设置为四个常用值之一。

2.2 输出能力

根据输入和输出电压的不同，该评估模块可提供高达2A的输出电流。板上使用了最少的输入和输出电容，同时还提供了额外输入和输出电容的元件焊盘，方便用户根据需要进行扩展。

2.3 测试点设计

评估模块提供了多个测试点，可用于测量效率、功耗、输入纹波、输出纹波、线路和负载调节、软启动行为、瞬态响应以及欠压锁定（UVLO）行为等参数。其采用了推荐的PCB布局，能够最大程度地提高热性能，同时最小化输出纹波和噪声。

三、使用入门

3.1 电源连接

将主机电源连接到评估模块的端子块TB1，VIN和GND端子有清晰的标记。端子块可接受最大16AWG的电线。为了进行全面评估，主机电源应可调节至40V，并且能够提供至少3A的电流。评估模块的输出通过端子块TB2提供，用户可以将电子负载或电阻负载连接到该端子块。

3.2 电压测试

在端子块附近提供了输入和输出电压测试点，这些测试点仅用于电压监测，不能作为输入电源或输出负载的连接点，因为连接到测试点的PCB走线不适合承载大电流。

3.3 跳线设置

在通电之前，务必确保V OUT SELECT（J3）跳线已正确安装并设置为所需的输出电压。在更改跳线设置之前，一定要先断开电源。确认跳线设置后，将主机输入电源设置在4.5V至40V之间，同时要确保V IN + |V OUT |的总和不超过50V。具体的输出电压设置和最大V IN值可参考表1。

V OUT SELECT, J3 (V)	MAXIMUM V IN (V)
-3.3	40
-5	40
-12	38
-15	35

四、测试点说明

评估模块提供了多个测试点，方便用户使用数字万用表（DVM）或示波器探头进行测试：

• V IN：输入电压监测点，连接DVM可进行效率测量。
• –V OUT：负输出电压监测点，连接DVM可进行效率、线路调节和负载调节测量。
• J1 (V IN)：连接带有短接地尖端的示波器探头，可测量输入纹波电压。
• J2 (–V OUT)：连接带有短接地尖端的示波器探头，可测量输出纹波电压和瞬态响应。
• SS：可监测软启动电容上的电压。
• INH / UVLO：将该端子接地可通过板载电平转换器禁止功率转换；当该端子开路时，该引脚的电压为UVLO电阻分压器网络的电压。
• GND：用于仪表和示波器探头的接地。
• PH：通过过孔测试点，使用示波器监测器件的相位引脚（开关节点），可测量调节器的开关频率。建议使用x10示波器探头进行监测，因为传统电缆或x1探头的杂散电容可能会影响器件的运行。

五、操作注意事项

5.1 UVLO阈值

工厂出厂的评估模块UVLO阈值约为4.5V，输入电压必须高于该阈值才能开始功率转换。UVLO阈值由电阻R6和R7设置，具体设置方法可参考数据手册（SLVSBA0）。

5.2 软启动

当输入电压超过UVLO阈值时，功率转换开始，输出电压将在约10ms内升至最终值。如果需要增加软启动时间，可在评估模块底部的C4位置添加电容，不过工厂出厂的评估模块该位置未安装元件。

5.3 开关频率

工厂出厂的评估模块开关频率通常设置为800kHz，可通过将电阻R8设置为0Ω来实现。若将R8更改为93.1kΩ，开关频率可变为500kHz。具体的开关频率限制可参考数据手册。

5.4 短路保护

TPS84259不适合承受持续的输出短路。它能够承受瞬间短路（< 5秒），但持续短路可能会对器件造成永久性损坏。

5.5 最大输出电流

最大输出电流取决于输入和输出电压，图1展示了四种常见输出电压在输入电压范围内的输出电流限制。

六、模块装配图和PCB布局

评估模块提供了顶部和底部组件的装配图，以及各层的PCB布局图，方便用户了解模块的结构和布线情况。

七、物料清单

该评估模块的物料清单详细列出了各个元件的数量、参考编号、值、描述、尺寸、零件编号和制造商等信息，为用户进行元件替换和维修提供了便利。

八、法规合规信息

8.1 FCC和IC规则

该评估模块可能受美国联邦通信委员会（FCC）和加拿大工业部（IC）规则的约束。对于不受这些规则约束的评估模块，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。它会产生、使用并辐射射频能量，且未经过FCC或ICES - 003规则第15部分规定的计算设备限值测试，使用时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。

8.2 含无线电的评估模块

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，确保符合当地关于无线电频谱分配和功率限制的法律。除非获得当地监管机构的适当实验/开发许可证，否则任何超出规定的使用都是严格禁止的。

8.3 日本用户注意事项

如果在日本使用该开发套件，必须遵守日本无线电法的相关规定，可在屏蔽室或特定测试设施中使用，或获得实验电台许可证，或获得技术法规合规认证。同时，在转让产品时，必须向受让方提供相同的注意事项。

九、警告、限制和免责声明

9.1 使用范围

该评估模块仅用于实验室/开发环境中的可行性评估，并非成品电气设备，不适合消费者使用。只有熟悉电气机械组件、系统和子系统处理危险和应用风险的技术合格电子专家才能使用。

9.2 用户责任

用户需承担产品安全和合规的全部责任，确保EVM与人体的任何接口设计合理，以减少触电危险。同时，用户要采取合理的安全措施，确保使用EVM不会导致财产损失、人员受伤或死亡，并妥善处理和回收EVM的电子组件和包装材料。

9.3 操作规范

必须在TI推荐的规格和环境条件下操作EVM，超出规定的额定值可能会导致财产损失、人员受伤或死亡。如果对额定值有疑问，应在连接接口电子设备之前联系TI现场代表。在正常操作过程中，一些电路组件的外壳温度可能会超过60°C，使用测量探头时需注意避免烫伤。

9.4 安全关键应用

如果打算将组件用于安全关键应用（如生命支持），必须向TI明确通知，并签订单独的保证和赔偿协议。

总之，TPS84259EVM - 001评估模块为工程师提供了一个全面评估负输出电压集成电源解决方案的平台。在使用过程中，工程师们需要严格遵守操作规范和注意事项，以确保评估工作的顺利进行和设备的安全运行。大家在实际使用中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。