探索TLD6098-2DPVB2G_EVAL評估板：雙相升壓到地電源的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源的穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。今天，我們將深入探討英飛凌的TLD6098-2DPVB2G_EVAL評估板，它采用了TLD6098-2ES雙路DC-DC控制器，為我們帶來了出色的電源解決方案。

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一、評估板概述

1.1 核心器件特性

TLD6098-2ES是一款通過AEC認(rèn)證的雙通道DC-DC控制器，可作為電壓調(diào)節(jié)器（如電源）或電流調(diào)節(jié)器（如LED驅(qū)動器）。它具有寬輸入電壓（高達58V）和輸出電壓范圍（高達70V），經(jīng)過EMC優(yōu)化，還具備過壓、接地短路、過流、開路反饋和過溫診斷輸出功能，并且可以配置為恒壓或恒流控制。

1.2 評估板用途

TLD6098-2DPVB2G_EVAL評估板主要用于在設(shè)計過程中評估和測量多相拓撲。不過需要注意的是，其PCB和輔助電路并未針對最終客戶設(shè)計進行優(yōu)化。

1.3 重要注意事項

評估板僅用于演示和評估，并非商業(yè)化產(chǎn)品，不能用于可靠性測試或生產(chǎn)。它可能不符合CE等標(biāo)準(zhǔn)，用戶需要確保其使用符合所在國家的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。同時，英飛凌對評估板和本文件中的信息按“現(xiàn)狀”提供，不承擔(dān)任何擔(dān)保責(zé)任。

1.4 安全預(yù)防措施

• 電容放電：評估板中的直流母線電容在移除主電源后需要時間放電，操作前需等待5分鐘，以避免觸電危險。
• 電源操作：在斷開或重新連接電線、進行維護工作前，應(yīng)先移除或斷開驅(qū)動器的電源，并等待5分鐘使母線電容放電。
• 散熱問題：評估板的散熱器和器件表面在測試過程中可能會變熱，操作時需采取必要的預(yù)防措施。
• 人員要求：只有熟悉驅(qū)動器、電力電子和相關(guān)機械的人員才能進行系統(tǒng)的規(guī)劃、安裝、調(diào)試和維護。
• 靜電防護：評估板包含對靜電放電敏感的部件和組件，安裝、測試、維修時需采取靜電控制措施。
• 正確安裝：錯誤的電源連接、布線或應(yīng)用可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障或產(chǎn)品壽命縮短。
• 包裝處理：評估板發(fā)貨時帶有包裝材料，安裝前需移除，以免導(dǎo)致過熱或異常運行。

二、評估板特性與參數(shù)

2.1 主要特性

• 降低紋波：通過在通道的開關(guān)信號之間應(yīng)用相移，降低了輸入和輸出的紋波。
• 降低頻率：可以降低頻率，減少開關(guān)損耗，從而提高效率。
• 過壓保護：具備輸出過壓保護功能。
• 故障監(jiān)測：內(nèi)置診斷功能，通過兩個LED信號指示可能的故障。

2.2 技術(shù)參數(shù)

三、系統(tǒng)與功能描述

3.1 電源結(jié)構(gòu)

電源由兩個并行工作的DC-DC通道組成。通道1作為恒壓源，主導(dǎo)輸出電壓；通道2作為恒流源，跟隨通道1。

3.2 輸入連接

評估板的輸入和輸出均配備了兩種類型的連接器：螺絲端子塊和4mm香蕉插頭。螺絲端子塊的電流承載能力有限，最大為20A。如果輸入電流超過20A或未知，建議使用香蕉插頭連接輸入電源。可以使用公式 $I{IN}=frac{V{OUT} cdot I{OUT}}{0.9 cdot V{IN}}$ 粗略估算輸入電流。連接輸入電源后，如果電路無故障，IVCC藍色LED（LD3）將亮起；如果恒壓模式激活，F(xiàn)AULT1/CV黃色LED（LD1）也將亮起。

3.3 輸出電流調(diào)節(jié)

當(dāng)輸出電流低于某個閾值時，電源表現(xiàn)為恒壓源；當(dāng)超過該閾值時，變?yōu)楹懔髟础？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)VSET1引腳的電壓來設(shè)置最大輸出電流，公式為 $I{OUT - MAX}=2cdot frac{V{REF1}(V{VSET1})}{R{I - SENSE}}=frac{2}{R{I - SENSE}}cdot frac{V{VSET1}-0.1}{14}$。在本評估板中，假設(shè) $R{I - SENSE}$ 為30mΩ，根據(jù)VSET1引腳的電壓不同，$I{OUT - MAX}$ 可以設(shè)置為不同的值。通過調(diào)節(jié)電位器R11并測量測試點VSET1的電壓，即可調(diào)整最大輸出電流。此外，移除跳線X10可以快速設(shè)置允許的最大輸出電流（峰值10A）。

3.4 輸出電壓調(diào)節(jié)

輸出電壓可以在43V至52V之間設(shè)置。過壓保護由分壓器 $R{VFBH - 2}=68kΩ$ 和 $R{VFBL - 2}=1.8kΩ$ 設(shè)置。當(dāng)輸出電壓超過62V時，VFB2引腳電壓高于1.6V，開關(guān)活動將停止，直到故障條件消除。FPWM/FAULT2引腳會以特定的方波信號指示此故障。

3.5 故障檢測

根據(jù)連接到FPWM/FAULT1和FPWM/FAULT2引腳的電阻值，控制器在故障時會表現(xiàn)出不同的行為。為了便于故障檢測，這兩個引腳分別連接了黃色和紅色LED。黃色LED在通道1發(fā)生故障或通道1的電壓環(huán)路啟用時亮起；紅色LED在通道2發(fā)生故障時亮起。通過將示波器探頭連接到測試點FLT1和FLT2，并參考相關(guān)波形表，可以了解故障信號。同時，F(xiàn)PWM/FAULT1和FPWM/FAULT2引腳的狀態(tài)也可以由微控制器監(jiān)測，但需要在引腳和微控制器輸入引腳之間使用至少10kΩ的串聯(lián)電阻。

3.6 電流降額

輸入電流會隨著輸入電壓的降低而增加。為了確保組件在安全溫度范圍內(nèi)工作，需要根據(jù)安全工作區(qū)（SOA）限制輸出功率，降低輸出電流。

四、系統(tǒng)設(shè)計

4.1 原理圖

評估板的原理圖展示了其整體的電路結(jié)構(gòu)，包括主電源和控制電路等部分。通過分析原理圖，我們可以深入了解各個組件之間的連接和工作原理。

4.2 PCB布局

PCB布局對于電源的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。評估板的PCB布局包括頂層、底層和內(nèi)部層，合理的布局可以減少電磁干擾，提高電源的效率和可靠性。

4.3 物料清單

詳細列出了評估板所使用的各種組件，包括電容、電阻、二極管、電感、IC等，以及它們的型號、制造商和訂單號。這為我們進行電路板的制作和維修提供了重要的參考。

4.4 電氣性能

通過實際測試，展示了評估板在不同輸入電壓、輸出電壓和輸出電流條件下的電氣性能，如輸入電流、開關(guān)節(jié)點電壓和輸出電壓等波形。這些測試結(jié)果可以幫助我們評估評估板的性能和穩(wěn)定性。

4.5 效率測量

在特定的測試條件下（輸出負載為7A恒流，輸出電壓為48V，環(huán)境溫度為25℃，電流模式禁用，電流感測電阻R31激活，補償鉗位二極管D3激活），測量了評估板的效率與輸入電壓的關(guān)系，結(jié)果表明其效率表現(xiàn)出色。

4.6 熱性能

由于控制器輸入FBH2和FBL2存在殘余偏移，兩個通道的輸出電流可能不相等，從而導(dǎo)致通道之間的溫度差異。通過計算電流失配 $Delta I{12}=I{1}-I{2}=frac{Delta V{FB 2}}{R{FB 1,2}}=frac{V{FBL 2}-V{FBH 2}}{R{FB 1,2}}$，可以對這種溫度差異進行評估。

五、總結(jié)

TLD6098-2DPVB2G_EVAL評估板是一款功能強大、性能出色的電源評估板。它采用了TLD6098-2ES雙路DC-DC控制器，具有寬輸入電壓范圍、高效、低紋波等優(yōu)點。通過合理的設(shè)計和配置，可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。在使用評估板時，我們需要注意其使用限制和安全預(yù)防措施，確保操作的安全性和可靠性。同時，通過對評估板的電氣性能、效率和熱性能的測試和分析，我們可以更好地了解其特點和優(yōu)勢，為實際的設(shè)計工作提供參考。

你是否在電源設(shè)計中遇到過類似的挑戰(zhàn)？你對TLD6098-2DPVB2G_EVAL評估板有什么看法和疑問？歡迎在評論區(qū)留言分享！