说明
TPS1689EVM 用于评估 TPS1689 电子保险丝器件的性能。TPS1689EVM 配置了 1 个 TPS16890 电子保险丝和 1 个 TPS16851，两者并联，能评估 54V（典型值）和 40A（稳态）设计。此评估模块集成了 1 个 TPS16890 器件和 1 个 TPS16851，两者并联，支持在 48V 输入电压下进行 2kW 输入电源路径保护设计。TPS1689EVM 通过使用 USB-TO-GPIO2 USB 接口适配器评估模块与 TPS1689EVM-GUI 进行通信，从而实现对 TPS1689 电子保险丝的评估。
特性
TPS1689EVM 配置了一个 TPS16890 电子保险丝和一个 TPS16851 电子保险丝，两者并联，能评估 54V（典型值）和 40A（稳态）设计。TPS1689EVM 电子保险丝评估板的一般特性包括：
- 40V 至 54V（典型值）工作电压
- 使用板载跳线时的 25A 至 44A 可编程断路器阈值
- 用于过流、短路保护和有源电流共享块的可调节基准电压 (VIREF)，通过 VIREF (32h) 寄存器实现
- 硬件和固件具有可调节输出电压压摆率控制
- 固件中有可调节瞬态电流消隐计时器，通过 OC_TIMER (14h) 寄存器实现
- 使用板载跳线时的可调有源电流共享阈值
- 用于输入瞬态保护的 TVS 二极管和用于输出瞬态保护的肖特基二极管
- 表示电源正常和故障状态的 LED 状态指示灯
- 启动下电上电和快速输出放电 (QOD) 的选项（使用 EN/UVLO 引脚）
- 与 TPS1689EVM-GUI 连接的 PMBus 接口（使用 USB-TO-GPIO2 USB 接口适配器评估模块）
- 可选择将外部 EEPROM 与 TPS1689 连接，以实现电子保险丝的各种配置和黑盒故障记录
1 评估模块概述
1.1 简介
TPS1689EVM 电子保险丝评估板可对德州仪器 (TI) TPS1689 电子保险丝进行基准电路评估。TPS1689 器件是一款 9V 至 80V、20A 可堆叠电子保险丝，配置了一个 PMBus 接口， 能进行精确数字遥测、控制、配置和调试。该器件提供准确快速的负载电流监测输出，有助于 Intel PSYS 和 PROCHOT 实施。该电子保险丝通过在启动和稳态期间主动同步器件状态和共享负载，支持与多个 TPS1685 电子保险丝并联，从而实现更高电流的设计。TPS1689 电子保险丝配置了集成式 FET，该 FET 具有 3.65mΩ 的超低导通电阻、可调节且稳健的过流和短路保护、快速过压保护、可调节的输出压摆率控制（以实现浪涌电流保护）和过热保护，从而验证 FET 安全工作区（SOA）。TPS1689 电子保险丝还具有可调节过流瞬态消隐计时器（支持负载瞬态）、可调节欠压保护、集成式 FET 运行状况监测和报告、模拟裸片温度监测输出以及专用故障和电源正常指示引脚。
1.2 套件内容
| 条目 | 说明 | 数量 |
|---|---|---|
|
TPS1689EVM |
TPS1689 电子保险丝评估模块 |
1 |
1.3 规格
| 参数 | 值 |
|---|---|
| 输入电压范围 (VIN) | 40V 至 60V |
| 最大 RMS 负载电流 (IOUT(max)) | 40A |
| 过流保护阈值 (ITRIP) | 44A |
| 在 PG 置位之前所有负载是否都关闭？ | 否 |
| 最高环境温度 | 70°C |
| 瞬态过载消隐计时器 | 2.1ms |
| 输出电压压摆率 | 0.5V/ms |
| 是否需要承受输出端热短路 情况？ | 是 |
| 是否需要承受上电至短路 情况？ | 是 |
| 是否可以热插拔电路板或对电路板进行下电上电？ | 是 |
| 是否需要负载电流监测？ | 是 |
| 故障响应 | 闭锁 |
| 最大输出电容 (CLOAD) | 2mF |
1.4 器件信息
TPS1689EVM 支持评估 TPS1689 电子保险丝。使用 USB-TO-GPIO2 USB 接口适配器评估模块，与 TPS1689EVM-GUI 进行通信，以此访问 PMBus 功能。该 EVM 具有一个 TPS16890 电子保险丝（第一器件）和一个 TPS16851 电子保险丝（第二器件），两者并联，能评估 40A 热插拔设计的性能。
输入电源施加在连接器 T1 和 T3 上，而 T2 和 T3 为 EVM 提供输出连接；请参阅图 5-1 中的原理图和图 3-1 中的 EVM 测试设置。TVS 二极管 D1 和 D2 保护输入免受瞬态过压的影响。肖特基二极管 D3 和 D4 通过将 TPS1689 和 TPS1685 电子保险丝的 OUT 引脚上的负电压偏移钳制在其最小绝对额定值范围内来保护输出。
SW1 可实现下电上电，SW2 可实现快速输出放电 (QOD)。电源正常 (PG) 和故障 (FLTb 和 FLTb2) 指示灯分别由 LED DG1、DR1 和 DR2 提供。
| 参数 | 选项和设置 |
|---|---|
| VIN UVLO 阈值 | 40V |
| VIN OVLO 阈值 | 硬件中为 60V，可通过 PMBus 在 16V 至 80V 范围内进行配置，默认值为 60.1V（VIN_OV_FLT (55h) 寄存器中的 0xb1） |
| 过流消隐计时器持续时间 (tTIMER) | 默认设置为 2.1ms（OC_TIMER (E6h) 寄存器中的 0x14h），在 0ms 至 27.3ms 范围时可通过 PMBus 进行配置 |
| 输出电压压摆率 (dv/dt) | 在硬件中可选。1V/ms，0.5V/ms 和 0.1V/ms，在标称压摆率的 25% 至 150%（通过硬件设置）范围内可通过 PMBus 进行配置，默认值为 100%（DEVICE_CONFIG (E4h) 寄存器 10:9 位中的 10b） |
| 断路器阈值 (IOCP) | 在硬件中可选。25A 和 44A，VIREF 为 1V |
| TPS1689 电子保险丝 (U1) 的有源电流共享阈值 | 在硬件中可选。25A 和 22A 的有源电流共享阈值，VIREF 为 1V |
| TPS1685 电子保险丝 (U2) 的浪涌电流限制和有源电流共享阈值 | 在硬件中可选。25A 和 22A 的有源电流共享阈值，VIREF 为 1V |
| 过流保护和有源电流共享的基准电压 (VIREF) | 可通过 PMBus 在 0.3V 至 1.2V 范围内进行配置，默认值为 1V（VIREF (E0h) 寄存器中的 0x32h） |
| TPS1689 电子保险丝的 PMBus 地址 | 0x40h（7 位格式），ADDR0 和 ADDR1 引脚 OPEN |
2 硬件
2.1 一般配置
2.1.1 物理访问
5 列出了 TPS1689EVM 电子保险丝评估板输入和输出连接器功能。6 和7 介绍了测试点的可用性和跳线的功能。表 2-4 总结了配置器件地址的方法。表 2-5 介绍了信号 LED 的功能。
| 连接器 | 标签 | 说明 |
|---|---|---|
| T1 | VIN (+) | EVM 输入电源的正极端子 |
| T2 | VOUT (+) | EVM 输出电源的正极端子 |
| T3 | PGND (–) | EVM 的负极端子（输入和输出均为公共端子） |
| 测试点 | 标签 | 说明 |
|---|---|---|
| TP1 | EN | 高电平有效使能输入。 |
| TP2 | SWEN | 用于指示和控制电源开关开启和关闭状态的开漏信号。 |
| TP3 | OVP | 过压保护引脚。 |
| TP4 | VIN | 输入电压。 |
| TP5 | VOUT | 输出电压。 |
| TP6 | 计时器 | 过流消隐计时器。 |
| TP7 | TEMP | 并联 TPS1689 和 TPS1685 时的最大器件裸片温度监测器模拟电压输出 |
| TP8 | MODE2 | 模式选择：辅助器件。 |
| TP9 | DVDT | 启动输出压摆率控制。 |
| TP10 | IREF | 过流和电流的基准电压；短路保护以及有源电流共享块。 |
| TP11 | ILIM1 | 稳态下的单独电子保险丝电流监测器和有源电流共享阈值：主器件。 |
| TP12 | ILIM2 | 稳态下的单独电子保险丝电流监测器和有源电流共享阈值：辅助器件。 |
| TP13 | IMON | 稳态期间的负载电流监测器以及过流阈值和快速跳变阈值。 |
| TP14 | VDD1 | 控制器输入电源：主器件。 |
| TP15 | SFT_SEL | 稳态期间的可扩展快速跳变阈值选择器。 |
| TP16 | FLTb1 | 开漏低电平有效故障指示：主器件。 |
| TP17 | FLTb2 | 开漏低电平有效故障指示：辅助器件。 |
| TP18 | PG | 开漏高电平有效电源正常指示。 |
| TP19 | AUX | 用于通过 PMBus 监测外部模拟信号的辅助 ADC 输入通道。还可用作具有内部可编程阈值的快速比较器的模拟输入。 |
| TP20 | SCL 电子保险丝 | 电子保险丝的 PMBus 时钟线路。 |
| TP21 | SDA 电子保险丝 | 电子保险丝的 PMBus 数据线路。 |
| TP22 | SMBA# 电子保险丝 | SMBus™ 警报输出。 |
| TP23 | S1_P | 用于测量主电子保险丝导通电阻的开尔文检测点。 |
| TP24 | S1_N | 用于测量主电子保险丝导通电阻的开尔文检测点。 |
| TP25 | VDD 上拉 | 使用来自 VIN 的 LDO 生成的 5V 上拉电源。 |
| TP26 | VDD2 | 控制器输入电源：辅助器件。 |
| TP27 | +3P3V | 使用来自 VIN 的 LDO 生成的 3.3V 上拉电源。 |
| TP28 | S2_P | 用于测量辅助电子保险丝导通电阻的开尔文检测点。 |
| TP29 | S2_N | 用于测量辅助电子保险丝导通电阻的开尔文检测点。 |
| QGND1、QGND2、QGND3 和 QGND4 | QGND | 器件接地。 |
| G1、G2、G3 和 G4 | QGND | 器件接地。 |
| 跳线 | 标签 | 说明 | 默认跳线位置 |
|---|---|---|---|
| J1 | DVDT | 1-2 位置将输出压摆率设置为 1V/ms | 3-4 |
| 3-4 位置将输出压摆率设置为 0.5V/ms | |||
| 5-6 位置将输出压摆率设置为 0.1V/ms | |||
| J2 | IMON | 1-2 位置将断路器阈值设置为 25A，VIREF 为 1V | 3-4 |
| 3-4 位置将断路器阈值设置为 44A，VIREF 为 1V | |||
| J3 | ILIM1 | 1-2 位置将有源电流共享阈值设置为 25A，VIREF 为 1V；主器件 | 3-4 |
| 3-4 位置将有源电流共享阈值设置为 22A，VIREF 为 1V；主器件 | |||
| J4 | ILIM2 | 1-2 位置将有源电流共享阈值设置为 25A，VIREF 为 1V；主器件 | 3-4 |
| 3-4 位置将有源电流共享阈值设置为 22A，VIREF 为 1V；主器件 | |||
| J5 | SFT_SEL | 当 U2 在初级模式下使用时，1-2 位置将可扩展快速跳变阈值设置为过流阈值的 2.5 倍 | 3-4 |
| 当 U2 在初级模式下使用时，3-4 位置将可扩展快速跳变阈值设置为过流阈值的 2 倍 |
| J7 (ADDR0) | J8 (ADDR1) | 地址 | EVM 中设置的默认地址 |
|---|---|---|---|
| 断开 | 断开 | 0x40 | 0x40 |
| GND（1-2 位置） | 0x41 | ||
| 75kΩ 连接至 GND（3-4 位置） | 0x42 | ||
| 150kΩ 连接至 GND（5-6 位置） | 0x43 | ||
| 267kΩ 连接至 GND（7-8 位置） | 0x44 | ||
| GND（1-2 位置） | 断开 | 0x45 | |
| GND（1-2 位置） | 0x46 | ||
| 75kΩ 连接至 GND（3-4 位置） | 0x47 | ||
| 150kΩ 连接至 GND（5-6 位置） | 0x48 | ||
| 267kΩ 连接至 GND（7-8 位置） | 0x49 | ||
| 75kΩ 连接至 GND（3-4 位置） | 断开 | 0x4A | |
| GND（1-2 位置） | 0x4B | ||
| 75kΩ 连接至 GND（3-4 位置） | 0x4C | ||
| 150kΩ 连接至 GND（5-6 位置） | 0x4D | ||
| 267kΩ 连接至 GND（7-8 位置） | 0x4E | ||
| 150kΩ 连接至 GND（5-6 位置） | 断开 | 0x50 | |
| GND（1-2 位置） | 0x51 | ||
| 75kΩ 连接至 GND（3-4 位置） | 0x52 | ||
| 150kΩ 连接至 GND（5-6 位置） | 0x53 | ||
| 267kΩ 连接至 GND（7-8 位置） | 0x54 | ||
| 267kΩ 连接至 GND（7-8 位置） | 断开 | 0x55 | |
| GND（1-2 位置） | 0x56 | ||
| 75kΩ 连接至 GND（3-4 位置） | 0x57 | ||
| 150kΩ 连接至 GND（5-6 位置） | 0x58 | ||
| 267kΩ 连接至 GND（7-8 位置） | 0x59 |
| LED | 说明 |
|---|---|
| DG1 | 当开启时，表示 PG 有效 |
| DR1 | 当开启时，表示 FLTb 有效 |
| DR2 | 当开启时，表示 FLTb2 有效 |
2.1.2 测试设备和设置
2.1.2.1 电源
一个可调电源，具有 0V 至 80V 输出和 0A 至 100A 输出电流限制。
2.1.2.2 仪表
两 (2) 个数字万用表 (DMM)。
2.1.2.3 示波器
DPO2024 或等效器件，具有三个 10x 电压探针和一个能够测量 150A 电流的直流电流探针。
2.1.2.4 USB 转 GPIO 接口适配器
TPS1689EVM 和主机之间需要一个通信适配器才能使用 TPS1689EVM-GUI。GUI 仅与德州仪器 (TI) USB-TO-GPIO2 USB 接口适配器评估模块通信。可以在 USB-TO-GPIO2 评估模块 | 德州仪器 TI.com.cn 上购买该适配器。
