TPS62113EVM - 465評(píng)估模塊：設(shè)計(jì)、測試與應(yīng)用解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理和LED驅(qū)動(dòng)是常見且關(guān)鍵的應(yīng)用場景。德州儀器（Texas Instruments）的TPS62113EVM - 465評(píng)估模塊為我們提供了一個(gè)很好的研究和實(shí)踐平臺(tái)。下面將詳細(xì)介紹該評(píng)估模塊的相關(guān)內(nèi)容。

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一、模塊概述

TPS62113是一款同步降壓轉(zhuǎn)換器，具有1MHz的高開關(guān)工作頻率，這使得外部組件尺寸較小，典型電感大小為6.8μH，整體解決方案面積僅為20mm × 15mm。其功率開關(guān)電流限制為2.4A，能在5V至17V的寬輸入電壓范圍內(nèi)提供典型1.5A的輸出電流。

TPS62113EVM - 465評(píng)估模塊采用了兩個(gè)獨(dú)立電路。U1電路配置為電流調(diào)節(jié)器，以500mA的電流驅(qū)動(dòng)白光LED（WLED）；U2電路則是傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器電路，輸出設(shè)置為3.3V。為展示TPS62113的增強(qiáng)型LBI（低電池輸入）功能，WLED（U1）的關(guān)機(jī)點(diǎn)設(shè)置為6V，3.3V（U2）的關(guān)機(jī)點(diǎn)設(shè)置為10.5V。不過，在正確配置LBI以適應(yīng)較低輸入電壓的情況下，轉(zhuǎn)換器可以在低至5V的輸入電壓下工作。

二、性能規(guī)格

從這些規(guī)格中，我們可以清晰地了解到該評(píng)估模塊在不同電路部分的性能表現(xiàn)，為實(shí)際應(yīng)用提供了重要參考。那么，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們?nèi)绾胃鶕?jù)這些規(guī)格來選擇合適的參數(shù)呢？

三、電路設(shè)計(jì)與配置

1. WLED U1部分

U1部分作為WLED驅(qū)動(dòng)器，TPS62113在5V至17V的輸入電壓范圍內(nèi)將通過OSRAM Golden DRAGON WLED的電流調(diào)節(jié)為500mA。為減少電流檢測電阻上的功耗，使用外部電壓參考將較高電壓求和到FB節(jié)點(diǎn)，從而將檢測電壓(V_{sense})從1.153mV降低到255mV。

LBI電路配置為在輸入電壓為6V時(shí)關(guān)閉WLED部分，可通過電阻R5和R6進(jìn)行調(diào)節(jié)。不過，這種求和網(wǎng)絡(luò)與控制拓?fù)涞慕Y(jié)合會(huì)降低電流調(diào)節(jié)器的精度，負(fù)載瞬變時(shí)電流調(diào)節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)(V{sense})電壓為255mV時(shí)，EVM的變化約為10%；隨著(V{sense})電壓增加，精度提高，500mV時(shí)約為5%，1V時(shí)約為2%。此外，通過調(diào)整檢測電阻R10或參考電壓網(wǎng)絡(luò)R1和R2，TPS62113可以提供100mA至1500mA的寬電流范圍。

2. 3.3 - V調(diào)節(jié)器U2部分

U2部分配置為評(píng)估可調(diào)輸出版本，通過R17和R4將輸出設(shè)置為3.3V?？梢酝ㄟ^更改R17和R4將輸出電壓重置在1.2V至16V之間，但需要確保輸出電容C7和C6的額定電壓合適。如果需要，還提供了兩個(gè)額外的輸出電容位置C12和C13。

U2也可以用固定輸出版本TPS62111或TPS62112替換，此時(shí)將R17替換為0Ω電阻，并移除R4和C9。LBI電路配置為在輸入電壓為10.5V時(shí)關(guān)閉3.3V部分，可通過電阻R14和R13進(jìn)行調(diào)節(jié)。

四、設(shè)計(jì)步驟 - 分壓網(wǎng)絡(luò)

TPS62113的反饋電壓（FB）設(shè)置為1.153V。若用于電流調(diào)節(jié)，檢測電阻的功耗較高。為降低電流檢測電阻(R{10})的功耗，將3.3V的參考電壓求和，使(V{sense})電壓從1.153V降低到0.255V。

設(shè)計(jì)步驟如下：

1. 選擇LED工作電流和(V{sense})電壓，以確定(R{10})的值。這里存在一個(gè)權(quán)衡，(V{sense})增加時(shí)，電流調(diào)節(jié)精度提高，但最大電壓為1.153V；(V{sense})降低時(shí)，功耗降低，但由于(Vref)、電阻(R{1})和(R{2})導(dǎo)致的誤差會(huì)增加。
2. 本評(píng)估模塊中，(I{LED})設(shè)置為500mA，(V{sense})電壓為0.225V。
3. 計(jì)算(R{1})和(R{2})的值：
   • (R{1}=V{FB}-V_{sense}=1.153V - 0.255V = 0.898V)
   • (V{R2}=V{REF}-V_{FB}=3.3V - 1.153V = 2.147V)
   • 選擇分壓電流為0.1mA，計(jì)算(R{1}=frac{V{R1}}{0.1mA}=frac{0.898V}{0.1mA}=898Ω)，取標(biāo)準(zhǔn)值8.87kΩ；(R{2}=frac{V{R2}}{0.1mA}=frac{2.147V}{0.1mA}=21.47Ω)，取標(biāo)準(zhǔn)值21.5kΩ。

五、測試結(jié)果

測試結(jié)果通過圖表展示了該評(píng)估模塊的效率表現(xiàn)：

1. WLED部分效率：在輸出電流為500mA時(shí)，展示了不同輸入電壓下的效率曲線。
2. 電壓調(diào)節(jié)器部分效率與輸入電壓關(guān)系：在輸出電流為1A時(shí)，展示了效率隨輸入電壓的變化情況。
3. 電壓調(diào)節(jié)器部分效率與輸出電流關(guān)系：在輸入電壓為6V和12V時(shí)，展示了效率隨輸出電流的變化情況。

通過這些測試結(jié)果，我們可以直觀地了解該評(píng)估模塊在不同工作條件下的效率表現(xiàn)，為實(shí)際應(yīng)用中的性能優(yōu)化提供依據(jù)。那么，在實(shí)際應(yīng)用中，如何根據(jù)這些測試結(jié)果來選擇合適的工作條件呢？

六、印刷電路板布局與原理圖

評(píng)估模塊提供了詳細(xì)的印刷電路板布局圖，包括組裝層、頂層布線和底層布線，以及WLED部分和電壓調(diào)節(jié)器部分的原理圖。同時(shí)，還提供了詳細(xì)的物料清單，包括電容、電感、電阻、二極管、集成電路等組件的規(guī)格和型號(hào)。

七、注意事項(xiàng)

在使用該評(píng)估模塊時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 該評(píng)估模塊僅用于工程開發(fā)、演示或評(píng)估目的，并非適用于一般消費(fèi)者使用的成品。
2. 操作時(shí)應(yīng)在3.6V至17V的輸入電壓范圍和3V至16V的輸出電壓范圍內(nèi)進(jìn)行，超出指定范圍可能導(dǎo)致意外操作和/或不可逆損壞。
3. 正常運(yùn)行時(shí)，一些電路組件的外殼溫度可能高于50°C，操作時(shí)需注意避免燙傷。
4. 該評(píng)估模塊未經(jīng)過FCC規(guī)則第15部分的測試，在其他環(huán)境中操作可能會(huì)對(duì)無線電通信造成干擾，用戶需自行采取措施糾正。

TPS62113EVM - 465評(píng)估模塊為電子工程師提供了一個(gè)全面的電源管理和LED驅(qū)動(dòng)解決方案。通過深入了解其性能規(guī)格、電路設(shè)計(jì)、測試結(jié)果和注意事項(xiàng)，我們可以更好地將其應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，你是否遇到過類似評(píng)估模塊的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。