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[参考译文] F29H850TU：电源设计

admin
Guru**** 3001220 points

Other Parts Discussed in Thread: UCC25800-Q1, F29H850TU, LP8758-E3, TPS3840, TPS65261-1

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/microcontrollers/c2000-microcontrollers-group/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/1659328/f29h850tu-supply-design

器件型号： F29H850TU
主题中讨论的其他器件： LP8758-E3、 TPS3840 、UCC25800-Q1、 TPS65261-1

您好、

TI 是否建议使用基于现有 DC/DC 转换器的 F29H850TU 电源设计？
我正在寻找一种具有 24V 标称输入电压（无功能安全要求）的工业环境设计。 除了 F29 所需的电压 (3.3V 和 1.25V) 以及强制序列和压摆率外、我们还需要+5V。
我曾查看 TPS650366 (TPS65036604RAYRQ1 或 TPS65036605RAYRQ1)、但它看起来此 PMIC 尚不可用、或者仍有一些文档缺失（例如 OTP 参数）。

谢谢、此致、
Patrick

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    TI__Guru**** 3001220 points
    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。

    尊敬的 Patrick：

    TI 未发布通过 24V 工业输入为 F29H850TU 供电的特定参考设计。 但是、可从现有的 TI DC/DC 转换器组装可行的架构。 以下是您需要了解的内容：

    F29H850TU 电源要求

    从数据表中 1：

    参数 最小值 最大值 人员
    VDDIO/VDDA (3.3V) 压摆率 3. 100 µs μ s
    VDD (1.25V) 压摆率 2. 100 µs μ s
    总 VDD 去耦 10. 22 µF μ s
    每个引脚的 VDDIO 去耦 — 0.1 µF μ s

    时序要求： VDDIO (3.3V) 必须首先斜升、然后 VDD (1.25V) 应斜升。 两个斜坡之间的延迟最小值为 0µs（即 VDD 不能超前 VDDIO） 1。

    建议的架构

    由于没有单个 TI PMIC 直接接受 24V 电压并为全部三个电源轨提供时序控制、 因此采用两级方法是可行的：

    1 级：24V→5V（宽输入降压转换器）

    • LM5145 — 同步降压控制器，6V 至 75V 输入、适用于 24V 工业、具有宽瞬态容差。 生成 5V 系统电源轨。
    • LM25145 —类似的宽输入降压控制器、6V 至 42V 输入电压范围。

    任一器件都直接处理 24V 输入并产生 5V 稳压输出。

    2 级：5V→3.3V + 1.25V（具有定序的 PMIC）

    通过 5V 中间轨、使用具有集成时序控制的多输出 PMIC：

    • TPS65220 - 3 个降压转换器+ 4 个 LDO、2.5V 至 5.5V 输入、集成电源时序。 能够按照正确的启动顺序生成 3.3V 和 1.25V。
    • TPS65219 - 3 个具有集成时序控制、输入范围相似的同步降压稳压器。
    • LP8758-E3 —具有 可调压摆率控制功能的 4 个降压转换器、直接满足 F29x 的压摆率要求。

    由于 LP8758-E3 具有明确的压摆率控制功能、因此它尤其重要。

    其他设计说明

    F29H850TUR 的内部 VDD POR 会跳闸到低于建议的最小 VDD (1.14V)、因此不能依赖该跳闸来进行电源监控。 为了实现稳健运行、请 在 VDD 电源轨 2 上添加一个外部电压监控器。 由于您没有功能安全要求、因此使用简单的监控器（例如 TPS3840）来监控驱动 XRSn 的 VDD 就足够了。

    后续： 您对每个电源轨 (5V、3.3V、1.25V) 的估算电流要求是什么、以及围绕 24V 标称电压的预期输入电压范围是多少？

    1. F29H850TU 数据表 — 电源时序和电气规格
    2. E2E：F29H850TU VDD POR 可用性
    3. F29H850TU 迁移指南

    此致、

    Zackary Fleenor

  • 0
    TI__Guru**** 3001220 points
    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。

    您好、Zackary、

    感谢 F29H850TU 电源的详细解决方案。
    同时,我也制定了一个可行的解决方案。 这基于 TPS65261-1（我们已经使用了该器件）。 使用此器件、我计划生成 3.3V、1.25V 和 5V 电压轨（在此序列中通用）。 TPS65261-1 将由 12V 电压轨供电。 该 12V 电压轨由基于 UCC25800-Q1 的 LLC 转换器创建、因为我们需要在 24V（输入）和 F29H850TU 电路之间实现高隔离。
    回到您的问题：

    电流要求：
    1.25V：0.82A（最坏情况）
    - 3.3V：0.78A（最坏情况）
    - 5V：< 0.1A（尚未完全定义）

    输入范围：
    - VIN 标称值：24V 直流
    - VINmin : 18Vdc（由于其他限制,我们可能需要增加这个值,也许 VINmin 将为 21VDC）
    - VINmax：28V 直流


    感谢您提供有关 VDD 监控的设计说明。 不幸的是、这总是有点麻烦、因为需要满足一些严格的容差。
    我们使用 TPS3808G01DBV 来执行此类任务、但通常需要将标称 VDD 电压稍微提高一点、以避免出现重叠的容差场。

    此致、
    Patrick

  • 0
    TI__Guru**** 3001220 points
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    尊敬的 Patrick：
    感谢分享详细信息—TPS65261-1 + UCC25800-Q1 方法非常有意义、尤其是考虑到 24V 输入和 F29H850TU 电路之间的隔离要求以及您已经熟悉 TPS65261-1 的事实。
    关于您的设计的一些想法：
    与 TPS65261-1 相比 、电流要求能满足最坏情况下的负载 (1.25V @ 0.82A、3.3V @ 0.78A、5V @ 0.1A)、这些负载完全处于 TPS65261-1 的输出电流能力范围内、因此您应该具有良好的裕度—如果 5V 负载要求在最终确定后增加、这也可以为您提供余量。
    定序 良好以确认 TPS65261-1 为您提供所需的 3.3V→1.25V→5V 启动顺序。 再次检查 3.3V 和 1.25V 斜坡之间的延迟是否符合 F29H850TU 的最低 0µs 要求 (VDD VDDIO/1.25V 不能连接 VDDIO=3.3V)。
    通过 UCC25800-Q1 LLC 实现隔离→12V 可满足您的隔离需求。 值得确认的是、12V 电压轨的线路/负载调节和纹波在整个输入电压范围（LLC 级为 18–28V 输入）内保持在 TPS65261-1 的输入容差范围内、如果需要将其升高到 21V、应在 VINmin 附近尤其如此。
    VDD 监控 (TPS3808G01DBV) 了解容差堆叠挑战、这是一个常见的痛点。 有几个选项可以在不增加名义 VDD 过多的情况下缓解保证金挤压：
    •   如果您尚未使用 TPS3808G01DBV 的可调阈值版本（外部电阻分压器）、而不是固定阈值型号、可以考虑该版本、这样、您可以微调跳变点、而不是仅依赖固定百分比容差。
    • 或者、具有更严格精度的器件（例如，±0.5%等级监控器）可能会减少提高标称 VDD 以避免容差重叠所需的量。
    此致、
    Zackary Fleenor
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    TI__Guru**** 3001220 points
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    您好、Zackary、

    如果我理解“0us 要求“是正确的、我不是很舒心。 我的理解是 VDDIO (3.3V) 必须在 VDD (1.8V) 之前出现。
    附件是我使用某些评估板实现的上电序列。 也许您可以查看 F29H850TU 是否正常：


    CH1（黄色）：12V 电源轨、CH2（红色）：VDDIO (3.3V)、CH4（绿色）：VDD (1.8V)、CH3（蓝色）：TPS65261-1 的主使能  

    VDDIO (3.3V) 在 VDD (1.8V) 之前大约 1.7ms。 VDD 和 VDDIIO 的压摆率约为 10mV/us。

    此致、

    Patrick

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    TI__Guru**** 3001220 points
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    尊敬的 Patrick：

    F29H850TU 的上电序列看起来正确。

    阐明了时序控制要求

    “VDDIO 最小值“只是指 VDD 绝不能在 VDDIO 之前开始斜升 — VDDIO 可以同时启动（0µs 延迟）、0µs 也可以超前。 捕获的波形显示 VDDIO (3.3V) 使 VDD 领先~1.7ms、这能够以足够的余量满足此要求 1.

    测量参数与 F29H850TU 规格间的关系

    参数 您的测量 F29H850TU 要求 链路状态
    VDDIO 在 VDD 之前斜升 是（~1.7ms 引线） VDDIO 不得滞后 VDD（≥0µs） 开来
    VDDIO 压摆率 ~µs μ s 3–100mV/µs μ s 开来
    VDD 压摆率 ~µs μ s 2–100mV/µs μ s 开来
    您的设计满足所有电源时序和压摆率要求 2.

    TPS65261-1 自动时序控制说明

    在 MODE 连接为高电平时、TPS65261-1 会在顺序降压启动之间利用 1024 个周期的延迟 2.在 600kHz 开关频率下,这转换为~1.7ms—与您观察到的情况一致。 由于 Buck1 (3.3V) 首先启动、Buck2 (1.25V) 在此延迟之后、因此 VDD 在正常运行时绝不会触发 VDDIO。

    一次观察

    您的示波器注释提到了 VDD (1.8V)—F29H850TU 将 VDD 指定为 1.25V 标称值（最小 1.14V、最大 1.32V）。 请确认您的输出设置为 1.25V、而不是 1.8V、因为在 1.8V 电压下运行时会超过 VDD 的绝对最大额定值。

    后续： 您能否确认 VDD 电源轨配置为 1.25V（示波器标签显示 1.8V）？ 此外、您是否已验证整个 18V 至 28V 输入范围内的 12V LLC 输出调节和纹波、以确保 TPS65261-1 输入保持在规格范围内？

    1. F29H850TU VDD POR 可用性 — E2E 论坛
    2. TPS65261-1 数据表 — 电源时序控制

    此致、

    Zackary Fleenor

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    TI__Guru**** 3001220 points
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    您好、Zackary、

    感谢您发送编修。 我很感激。

    VDD 电源轨
    “1.8V (VDD)“是一个拼写错误。 我的头有太多电压;-)。 当然是 1.25V。

    LLC 输出/12V 电源轨
    由于我们在 LLC 次级侧使用额外的降压转换器、因此 12V 调节和纹波是可以接受的。
    由于其他限制 、VIN min 很可能为 21VDC、而不是 18VDC。

    此致、
    Patrick