LMZ31710EVM测试输入电压回弹研究

作者: TI 深圳工程师 Jun Shen

在实际测试LMZ31710的评估板默认配置时,输入12V,输出1.8V,带10A负载,会遇到输出电压重启的问题。这种重启的问题是由于输入电压回升导致反复触发欠压保护开启电压导致的。本文主要针对输入电压回升问题做深入的分析,得出输入电压回升的根本原因包含两个,一是实验室电源,另一个是评估板芯片输入端的电解电容,可以作为相关实验的测试方法的参考。

图(1)测试架构

本文采用如图(1)所示的电路架构,在实验室电源和评估板直接采用了空气开关断路器,保证快速的掉电,评估板负载采用0.18欧姆的纯阻性负载。总共做了三组实验,1.通过实验室电源开关掉电,2.通过断路器掉电,3.去除评估板电解电容通过断路器掉电,分别对应图(2)中左中右三个图。

图(2)测试结果

图中通道2为评估板输入电压测试点,通道3评估板输出电压测试点,通道4为电流探头测量实验室电源与评估板之间连线上的电流。输出电压掉为零后又出现较高的毛刺称之为输出电压重启,这种重启有可能会导致后续FPGA等逻辑错误。对应的时刻的输入电压回升的现象称之为输入电压回弹。

对比左图和中图,可以发现实验室电源对电压回弹的影响,左图的输出电压重启的毛刺明显比中图高出260mV左右,而且连接导线上对应时刻出现电流,说明就算关闭了实验室电源,仍然有电流从实验室电源流向LMZ31710评估板。说明实验室电源回弹电压比后续电路高,导致了电流流过。而中图是使用了断路器切断实验室电源与评估板之间的电流通路,由此可以看见连接导线上的电流立马为零,但是输入电压还有一个斜率下降,而且还是出现了输出电压回弹现象。经过对比,评估板上可能有器件也同样出现了电压回弹。

由于电解电容会有记忆效应,所以我们将LMZ31710评估板输入端的铝电解电容去掉,做了对比试验, 测试结果如右图所示,输入电压会有一个小的回弹,但是没有出发欠压保护启动电压,所以输出电压没有出现重启毛刺。对比中图和有图,可以发现铝电解电容对输入电压回弹的影响。由于电压回弹与电解电容有关,所以在使用LMZ31710设计电源时,需要仔细设计欠压保护的阈值,以保证回弹电压小于欠压保护的开启电压,避免输出电压毛刺重启的现象。

参考LMZ31710 EVM user guide,红色圆圈中为实验去除的铝电解电容的位置,使用断路器并且去除这个铝电解电容,输入电压回弹减弱到不足以触发欠压保护的开启电压,输出电压未出现重启现象。

图(2)评估板电解电容位置

总结:本文针对LMZ31710EVM测试输入电压回弹做了研究,通过三个对比试验,定性的分析了输入电压回弹的原因为实验室电源与评估板输入铝电解电容,可以作为相关实验的测试方法的参考。