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[参考译文] TPA3255:仅在初始启动后出现故障

Guru**** 2387800 points
Other Parts Discussed in Thread: TPA3255
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/audio-group/audio/f/audio-forum/1325224/tpa3255-fault-only-after-initial-startup

器件型号:TPA3255

您好!

我将 TPA3255通过 BTL 连接4 Ω 负载。 两个通道都在使用中。 1驱动一个低音炮、另一个驱动中高电平。 PVDD 大约为32V。  

当我首次启动电路并开始驱动2个通道时。 低音炮通道进入锁存保护。 几乎每次我使用它时都会这样做。 如果我不将任何信号驱动到它不受保护的通道中、但如果我启动放大器、则开始驱动它保护的重信号。 如果我通过断电再重新上电对器件进行复位、则重复该过程。 一旦我驱动信号、保护功能就会将通道锁存。 另一个输出通道始终继续工作。 只有低音炮声道会锁闭。 如果我重复此周期、通电、闭锁、断电、上电闭锁、上电等、并且我这么做的时间足够长、它将停止闭锁。 此外 、如果我等待很短的时间、可能是60秒、子通道上没有任何输入信号、然后开始驱动信号、那么子通道不会锁闭。 然后、我可以驱动非常重的信号长达许多小时、通常低音炮通道会在相当长的时间内驱动到 CBC3削波中。 在这些初始打开的 niggles 后,它永远不会进入锁存保护。  

本质上、放大器似乎需要在保护电路停止误触发之前预热。 我已经看过了输入级、即使在保护被像这样锁存的情况下、它也能够很好地稳定下来。 即、它似乎与输入级上的漂移直流偏移无关。  

就我而言、我似乎无法阻止该放大器发生类似这样的误触发。 我可以肯定这是 OC 或 OLP 保护。 除了 OTE 之外、所有其他故障条件都是自清零的、我很确定这不是过热故障、因为放大器只是刚刚打开、是冷的。

对于如何更好地分析问题、您有什么建议吗? 我似乎从未在 IC 的外部通过某种方法知道是哪个特定保护电路触发了锁存器。 您是否对这些机制中的各种敏感性有任何经验?  

我想用非常简单的术语来描述使用放大器的感觉。  

"我第一次打开它。 只要我只向低音炮通道馈送相对较低的信号电平、放大器就可以正常工作、不会出现故障。 但是、如果我在第一分钟左右将更大的信号驱动到放大器、它将会闭锁。 但是、如果在没有发生锁存的情况下超过运行的第一分钟左右、 然后、我可以调高输入、直到达到这样的水平时、放大器几乎在 CBC3模式下持续运行、驱动非常困难、削波效果像疯狂进入4 Ω 低音驱动器一样、但从未锁存。 它一整天一夜都没有任何问题。"

发生什么事了?

爱丹岛

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    您好、Aidan:

    这个测试是在您的系统还是在 EVM 上进行的? 如果是前者、您可以为您的系统提供原理图。 此外、当在此故障条件之前驱动信号时、探测 PWM 输出、输入和故障引脚会很有用

    此致、
    路易斯

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    您好、Luis:

    它不是 EVM、很遗憾、我没有现成的原理图。 我还没有把它记录下来。 原因是、它实际上是一个我用各种方式修改过的远东线路板。 但它通常遵循数据表的所有指南。 总之、它使用几个运算放大器从两个单端源生成每个通道的反向输入。 配有 TI SIMPLE SWITCHER 降压转换器来生成 AVDD。 在输出端、它有2个非常靠近 PVDD 引脚的39000uF 大容量电容器。 输出滤波器是数据表中建议设计的忠实副本。 实际上、在中国有人拿着数据表、排列了一个具有正确组件值的电路板、在我看来、做得很好。 然后他们在 ebay 上销售。 我不能对价格争辩。 多年来、我在各种音频系统的开发过程中使用和滥用其中许多技术。  

    不要忘记的是、这是 TPA3255、它的模拟信号位于它的输入端。 正如我之前所说、我首先想到的是可能输入侧存在直流阻断电容器、由于某种原因需要很长时间才能稳定、并且我可能会在启动时看到输入侧略有不平衡。 看来情况并非如此。  

    话虽如此、您是否能够提供我在检查 PWM 输出时可能希望看到的内容? 很显然,它就在那里:)

    也很难确定问题、因为一旦问题停止、我就可以关闭并再次打开系统、而不会再次出现故障。 我真的需要在它再次出错之前把它完全放了一夜。 是的、这 有点困难。  

    一切都很好

    爱丹岛

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    您好、Aidan:

    我希望在启动期间以及恰好在故障情况发生之前观察 PWM 输出行为。 您在输入端使用哪种电容器? 您在初始启动后是否观察到输入电容器电压? 您使用的 C_START 电容器是什么、您以任何方式进行了修改吗?

    此致、
    路易斯

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    您好、Luis:

    一个有趣的问题。 实际上、最初输入级在运算放大器和 IC 之间具有10uF 电解直流阻断。 这造成了一些问题,我的生命不能准确地记得现在是什么。 然而、我最终用10uF MLCC 代替了这些。 因此、它们现在是未极化的。   

    关于 C_START、您是否指的是自举电容器? 如果不是、请澄清。 不过自举电容为 MLCC 33nF、并具有相应的额定值、我没有将它们更换为没有误认为自举欠压有任何问题是非锁存情况。 所以我认为这是不相关的。 但无论如何、我不确定这是您的意思。

    祝你一切顺利。

    爱丹岛

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    啊、好了、C_START。 抱歉、我现在看到的数据表。 啊,永远不要 看太近,我会调查。 有什么建议吗?

    我刚刚阅读了有关 C_start 的相关主题。 似乎确实有可能在不指示故障情况的情况下将输出级保持在关闭状态。  但正如我说过的、我看到故障条件被锁存。 这并不表明启动斜坡延迟会抑制器件开关或以其他方式抑制。 1个通道出现故障、但另一个通道运行正常、这一事实也强化了这一点。

    再重申一次、我了解到的有关该器件的一切内容都表明它被错误地触发了 OC_SHUTDOWN。  

    昨天进行一些基本测试时、我注意到导致这种故障条件所需的输出电平确实非常低。 也就是澄清一下、如果我在启动时除了噪声之外没有驱动任何信号进入输入、那么它不会产生故障。 我需要在启动后驱动一个相对较低的信号。 它发生故障。 这持续了不确定的时间长度,但它的多秒,也许甚至几分钟。 那么、如果我们在这个初始期间没有发生故障、 然后、我可以增大输入信号、并在没有故障的情况下将大量时间滥用于该通道之外。

    IMHO、很奇怪。  

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    尊敬的 Aidan:

     Luis 将在您回到办公室后继续为您提供帮助。

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    您好、Aidan:

    这仍然是一个未决问题吗? 当遇到此故障情况时、您是否能够收集输出 PWM 行为和输入的波形。

    此致、

    路易斯

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    您好、Luis:

    这仍然是一个问题,我没有取得任何进一步的进展。 遗憾的是、在工作台上很难发生故障。 似乎是、如果我将放大器驱动到虚拟负载、则不会启用放大器。 因此、触发故障的唯一方法是驱动实际的扬声器、而在实验练习中这么做简直是太大声了。 我坚持任何进一步的想法。

    爱丹岛

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    您好、Aidan:

    您是否已尝试替换板上的 IC 以查看是否观察到相同的行为、否则、如果可能、您可以尝试在看到故障情况时捕获 BST 电容器的波形并输出。

    此致、

    路易斯

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    您好、Luis:

    我可以尝试捕捉一些轨迹、但您能给我一些您可能要寻找的东西吗? 特别是、如果 AFAIK 是非锁存条件、则 BST 电容上的欠压引起的任何故障。 这与我所面临的问题无关。  

    我同意、最终更换整个单元可以成功地将问题隔离到 IC 或周围电路、但这是一种相当残酷的方法。 我会更早地,出于一些原因,在没有这种方法的情况下,找到根本原因。

    爱丹岛

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    您好、Luis:

    好的、我在工作台上尝试捕获一些 PWM 输出、我发现的结果只是增加了我的困惑。 首先、我使用4欧姆的虚拟负载设置放大器。 然后移除其散热器、这样我可以更轻松地接触输出引脚。 散热器的情况下的这种影响是显著的。 在将硬信号驱动到 IC 的几毫秒内、它将发生故障(锁存)。 观察此时的 PWM 输出、我会看到大约1ms 的开关时间、 PWM 信号的峰值电平 会在电源轨上被硬拉时下降~ 10%。 然后、在这最初的短时间后、它似乎开始随机开关、非常不稳定、直到这种行为略低于3ms 后、它会锁存到故障状态。  这是高度可重复的。 现在、下面是意外行为:只要我将散热器放回 IC、就不会再发生故障情况。 相反、当 CB3C 通过削波成功运行时、放大器将轻松输出所有高电平输入。 CB3C 是不确定且清晰的、在输入峰值和谷底期间非常常规的1/4速度开关。 它看起来非常整洁、显然工作成功。 我想提请您注意这样一个事实、即没有散热器的早期行为未显示任何 CB3C 活动。 简言之、看起来 PWM 输出具有随机拟合且没有明确定义的单个开关事件、而是持续时间极短且通常不完整的随机开关事件。 这是因为它们的持续时间甚至不足以使输出在电源轨之间完全摆动。 在大多数情况下、输出保持靠近 PVDD 电源轨。

    更进一步的混淆,当我移除虚拟负载,把装置户外与真正的扬声器连接,它再次开始故障,就像我之前所说的一样。 正如我提到过的、当放大器上有真正的负载时、我无法从 IC 获得布线。 但不幸的是、它仍在做。  

    嗯……任何想法

    爱丹岛

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    您好、Aidan:

    如果您移除该器件上的散热器、我可能会出现异常行为、因为在驱动输出无法通过散热器散发热量时、器件中会有很多热量、因此在这些条件下可能会非常快地遇到热关断。

    您是否尝试过其他扬声器来查看您是否观察到同样的行为? 您拥有有关正在使用的扬声器的任何其他技术信息。 在前面的注释中、您提到即使在输出功率较低的情况下也可以看到故障触发、您是否可以使用扬声器导线上的电流探针获取捕获结果? 此外、您的仿真负载连接与扬声器导线有何不同、它们是否以类似的方式测量导线来支持电流输出?

    可能是您的 PCB 或某个 PIN 发生弱短路。 我仍然建议使用一些新的样片对此板上的 IC 进行返工。 如果不审查未提供的原理图或布局、似乎可以提供的帮助有限。

    此致、
    路易斯

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    您好、Luis:

    哦,它会像工作在一个实验室,如你的:)抱歉,我没有电流探头。 这不会发生。 但是、我采用了粗暴的方法、将整个放大器替换成了相同的放大器。  

    它已经停止了故障!

    这是一个好消息和坏消息。。。 我不喜欢这种分辨率、因为它揭示了 IC 的可靠性问题。 当然、电路板还存在其他一些布线问题或元件问题、因为我不仅更改了 IC。 因此、在这方面、TI 可以推卸责任。

    话虽如此、公平地说、这可能不同于 IC、问题是我现在可能永远不知道、这是令人沮丧的。 我只希望能尽可能从 IC 中获得关于哪个保护机制实际跳闸的更详细的细节。 无论如何……

    即可回答您的问题。 该放大器正在驱动 Faital Pro 15HP1060。 这是一款15英寸专业音频质量标称4欧姆高度不兼容的低音驱动器、能够处理1000W RMS。 这是扬声器驱动的艰难野兽、我将它用在带通外壳中、这里只需要相对较小的偏移、但物理稳定性至关重要。 因为您可能会预期所有电缆都是重负荷的。

    我认为从所有这些内容中得出的结论是简单的。 在 BTL 模式下运行重负载时、不要信任放大器。 我希望我能找出原因是什么,否则,这种轻率的缺乏信心永远不会消失。

    谢谢

    爱丹岛

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    尊敬的 Aidan:

     路易斯将在回到办公室后尽快继续检查,可能是在本周五。

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    您好、Aidan:

    完全理解、考虑到您是从一个似乎具有有限文档的来源购买的系统、我不知道供应商可能已经进行过的测试、这些测试可能会也可能不会因为这个单一 IC 上的异常行为而损坏部件。 对于 TI 发货的器件、我们非常谨慎地进行测试和可靠性以缓解这些问题、如果再次出现此类行为、请告知我们。

    此致、
    路易斯