Texas Instruments TPS1211Q1EVM驱动器评估模块 (EVM) 支持TI的TPS12110-Q1控制器参考电路评估。Texas Instruments TPS12110-Q1是一款3.5V至40V智能高侧控制器，具有两级可调过流保护功能。还包括可调断路器定时器、快速短路保护、精确模拟电流监控器输出和远程过热保护特性。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS1211Q1EVM驱动器评估模块 (EVM)数据手册.pdf

特性

• 工作电压范围：3.5V至40V
• 使用板载跳线提供5A至50A可调过流保护
• 可编程断路器定时器
• 模拟电流监控输出
• LED状态指示，用于过流和过热故障

板布局

德州仪器TPS1211-Q1智能高边驱动器评估模块技术解析

一、产品概述与核心特性

TPS1211-Q1是德州仪器(TI)推出的汽车级智能高边驱动器，其评估模块(EVM)为工程师提供了完整的参考设计平台。该EVM具有以下显著特性：

• ?宽电压工作范围?：支持3.5V至36V(典型)工作电压
• ?强大驱动能力?：4A栅极驱动强度，可并联驱动多个MOSFET
• ?先进保护机制?：
  • 两级可调过流保护(5A至50A)
  • 可编程断路器定时器
  • 输入反极性保护
  • 远程过温保护
• ?诊断功能?：
  • 精确模拟电流监控输出
  • LED状态指示(过流和过温故障)
  • 自动重试和锁存选项可编程

二、评估模块硬件设计

2.1 关键电路模块

1. ?功率输入部分?：
   • 输入连接器T1/T4，支持3.5V-36V输入
   • 集成33V TVS二极管(SMBJ33CA)用于输入保护
   • 100nF/50V陶瓷电容和10μF/50V电解电容组成输入滤波网络
2. ?MOSFET驱动电路?：
   • 采用BUK7S0R5-40HJ N沟道MOSFET(40V/500A)
   • 栅极驱动电阻2.21Ω(RC0603FR-072R21L)
   • 集成自举二极管和100nF自举电容
3. ?电流检测?：
   • 使用500μΩ金属条电阻(WSL3921L5000FEA)
   • 电流监控输出通过41.2kΩ和20kΩ电阻分压

2.2 保护电路设计

• ?过流保护配置?：
  • 通过J3跳线选择保护阈值(5A/15A/50A)
  • 使用475kΩ、158kΩ和47kΩ电阻网络设置比较器阈值
• ?定时器设置?：
  • J1跳线选择1ms/10ms延迟或锁断模式
  • 68nF和680nF电容决定时间常数
• ?反极性保护?：
  • 采用Q3、D7(12V齐纳二极管)和10kΩ电阻组成保护电路

三、典型测试配置与方法

3.1 默认跳线设置

3.2 关键测试项目

1. ?启动特性测试?：
   • EN/UVLO从低到高切换时观察BST、GATE和SRC波形
   • 不同INP状态(GND/HIGH)下的启动曲线对比
2. ?开关响应测试?：
   • INP输入从低到高切换测量开启响应时间
   • INP从高到低切换测量关断响应时间
3. ?保护功能验证?：
   • 输入反极性测试(12V反向连接)
   • 过载测试(逐步增加负载至触发保护)
   • 输出短路测试(直接短路VOUT到GND)

四、PCB布局与散热设计

4.1 板层结构

• ?顶层?：功率器件布局，包含MOSFET、电流检测电阻和输出端子
• ?底层?：控制电路和小信号元件
• ?内层1?：信号布线层
• ?内层2?：电源分布层

4.2 热管理要点

1. ?关键发热元件?：
   • 功率MOSFET(BUK7S0R5-40HJ)
   • 电流检测电阻(WSL3921L5000FEA)
   • 驱动芯片(TPS12110-Q1)
2. ?散热措施?：
   • 大面积铜箔用于功率地(PGND)
   • 多个散热过孔连接至内层平面
   • MOSFET采用LFPAK88封装优化散热

五、应用场景与设计建议

5.1 典型应用

• 汽车电路断路器和安全断开开关
• 电源分配盒(PDB)
• 车身控制模块
• DC/DC转换器

5.2 设计注意事项

1. ?布局建议?：
   • 保持功率回路面积最小化
   • 输入/输出端子使用粗短线连接
   • 敏感模拟信号远离功率走线
2. ?元件选择?：
   • 输入电容至少1μF陶瓷+10μF电解组合
   • 栅极驱动电阻根据开关速度要求调整
   • 电流检测电阻功率等级需满足最大负载
3. ?调试技巧?：
   • 先以低压(如12V)和小负载验证功能
   • 逐步增加负载观察热性能
   • 使用示波器监控关键节点波形