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[参考译文] TCAN3414:通信导致电源出现奇怪的低 kHz 范围振荡/纹波 TCAN3414DRBR 和 Microchip PIC24HJ128GP504;可能违反 LP3985 LDO 的电流限制

Guru**** 2529560 points
Other Parts Discussed in Thread: TCAN3414, LM2841

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/interface-group/interface/f/interface-forum/1565133/tcan3414-strange-low-khz-range-oscillation-ripple-in-power-supply-resulting-from-communication-tcan3414drbr-and-microchip-pic24hj128gp504-possibly-breaching-current-limit-of-lp3985-ldo

器件型号:TCAN3414
主题: LM2841 中讨论的其他器件

工具/软件:

尊敬的 TI 电路向导:

帮助! 我遇到了一个困扰了几周之久的问题、现在似乎能够将其来源范围缩小到主机微控制器/CAN 控制器和 TCAN3414 收发器之间的通信。 该电路基本上是一种混合信号测量系统、通过将微小信号吹入方波来测量时序、并且在模拟侧具有很大的增益 (>50dB)。 此外(遗憾的是)在该版本的电路中、模拟信号链中第一个功能块基本上没有电源抑制功能(假设采用共发射极单 BJT 结构)。 如果电源中有任何纹波频率恰好在目标频率范围内、我们就会开始出现问题、尤其是因为模拟电路具有 AM 包络检测。

但理论上、所有电流消耗瞬态可能导致纹波的数字器件都以更高的频率运行、我们也认为了这一点。

这是我们器件系列中的产品首次使用 TCAN3414。 以前的版本使用了 5V CAN 收发器 (SN55HVD251DRJR)、这没有问题、但这些设计的增益刚好明显较低、通常具有更好的 PSRR(以及不同的电流消耗规格)。 在问题子设计中、似乎每当主机微控制器准备好基本代码(我没有编写该代码,但可以在必要时访问信息)以与 TCAN 通信时、电源中就会出现这个极其一致的 3.4kHz 纹波、该纹波正好位于我们所需的模拟频率范围的中间。 我添加了以下原理图的代码片段以帮助进行演示。 TCAN 由下图所示的 3.3V 电源轨供电、通过使用 LM2841 将输入电压 (9V 至 30V) 关断至大约 6V、然后通过两个线性稳压器(3.3V 稳压器与 5V 稳压器串联)运行。  

此设计采用符合 RoHS 标准的小型 4 层 FR-4 PCB、并具有以下(铜)层叠:
1) 底部铜(这是所有敏感模拟电路的位置)
2) 接地平面(不间断)
3) 参考平面(分段)
4) 顶层覆铜(几乎所有数字 IC 都驻留在这里 — 值得注意的是,CAN 芯片几乎尽可能远离模拟电路)

我考虑并调查了以下故障模式:

-最大电流消耗超过: SMPS. 根据数据表、LM2841 限制值为 300mA、系统电流消耗约为 100mA、因此这不是我们的问题。
 
-饱和电流达到: SMPS 电感器。 API Delevan S1210R-333K 具有 189mA 的最大额定电流(注意-未指定饱和电流)。 同样、在正常运行期间、系统电流消耗正好位于 100mA 周围。 我甚至尝试了一种具有更高最大额定电流 (243mA) 的类似电感器 (SP1210R-333K),以防万一 — 没有显著差异。 可能有微小的振幅差异。 这似乎与问题无关。

-最大电流消耗超过: 3.3V LDO (LP3985IM5-3.3/NOPB)。 这似乎是一个可能的因素。 限制为 150mA、最坏情况下的总电流(假设无总线故障)总计至 141mA((MCU 在 48MHz 下运行、实际上为 24MIPS、因此数据表中提供的电流消耗在+85°C 下最大,这是该器件将使用的最高温度)。 由于总线故障、这会为电流消耗增加另一个 70mA、因此我可能会认为这可能是个问题、但我没有 CAN 专家。 我们的固件团队说、在典型使用情况下没有任何总线故障行为、我可以看到在连接和终止 CAN 线路的情况下出现 3.4kHz。 电流峰值可能会跳过该 150mA 限值。  


-最大电流消耗超过: 5V LDO (AP7375 )。 这似乎不大可能。 该 LDO 的最大电流消耗为 300mA、模拟测量方面仅消耗少量 mA、小于 50。  


- SMPS 控制环路稳定性 — 降低积分器增益,增加前馈电容,没有改变关于 3.4kHz 纹波


-考虑到纹波的频率有多低,我从 6V 电压轨上移除了 100uF 电容器,看看它是否会影响振荡频率 — 它没有。 我还在 3.3V 电源轨上添加了 100uF、便于查看。 没有变化。

-与 TCAN 芯片通信。 当我们的引导加载程序从 MCU 擦除后、纹波立即消失、引导加载程序中唯一的功能是简化 CAN 通信的代码。 我还使用了一把 Xacto 刀切断 TCAN 芯片的电力输送迹线,纹波立即消失。 我还有一次切断了 5V 和 3.3V LDO 之间的连接、并且纹波也消失了、因此 3.3V 电源轨上的某些器件肯定会导致此问题。  


感谢这里的任何帮助。 在我看来、这个 3.4kHz 问题要么是 MCU 和 TCAN3414 收发器之间的通信导致的、要么是该通信的电流消耗增加的结果、但我可能会在脸上遗漏一些东西。 循环的 3.4kHz 周期以及它多么残酷的一致必须是某种暗示,对吧? 如果我能提供更多信息(波特率或其他任何信息)、请告诉我、并提前感谢您的帮助!

此致、

Nathan

PS 并联、我将看到是否可以获取具有更高电流输出的引脚对引脚 3.3V LDO、看看这是否有所不同。 反馈。

  • 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。

    编辑:发现 3.4kHz — 它确实位于 MCU 和 TCAN3414 之间的通信线路上。 随附示波器屏幕截图。
    3.4kHz

    它似乎在电源中表现为在数据传输和无传输之间交替。 我现在正在深入了解 CAN 模块设置、但我想知道大家是否知道这是什么参数? 这是如此的一致,让我认为有一些可以做的事情,关于这个... 任何智慧在这里赞赏,谢谢!

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    您好 Nathan、

    感谢您在 E2E 上联系我们! 我将分配给 TCAN3414 专家 Michael、但我会帮助完成滚球。

    该波形测量的引脚是什么:TXD 或 RXD?

    如果是 TXD、那么我怀疑这是收发器问题。 可能是由 MCU 或某种耦合到 TXD 线路上引起的。 如果是 RXD、能否将波形与 RXD、CANH 和 CANL 全部共享?

    我还看到关断引脚 5 悬空。 由于它有一个内部下拉电阻器、这样可以正常工作、但这个引脚是否有任何机会接收到信号? 可能值得探测或临时连接到 GND。  

    此致、

    Ethan  

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    嗨、Ethan、谢谢您。 这是 RXD。 这里同时显示了 TXD 和 RXD(因为示波器决定它讨厌我的 USB 驱动器,所以必须拍摄手机照片):




    忽略右上角末端的小斜率、我是上升沿触发 TXD(黄色)、是用双手双屏蔽探头。 我只有两只手。

    这似乎不像我遇到的配置问题那样是一种缺陷问题。 我只是不知道足够的关于 CAN 说明是什么,我看到Slight smile

    关于悬空引脚、我将进行探测并在下周将其接地。 坚定的信徒只是消除每一个甚至轻微的可能的头痛来源。 但是、我认为它没有看到任何信号。  


    我们将邀请更多人、也很高兴与 Michael 聊天。  

    谢谢、

    Nathan

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    OH 和 PS、黄色通道在示波器上进行了交流耦合。 当直流耦合时、它与绿色迹线相同。 只是供参考所以没有混淆!

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    您好 Nathan、

    这似乎像是电源轨耦合/去耦和周期性数字电流脉冲问题。 我建议考虑停止或更改固件的周期性数字突发和/或对 TCAN 3.3V 电源轨进行强力去耦、以帮助避免脉冲调制模拟级的灵敏度。  进一步再次确认并避免引脚悬空。

    • 因此、为了进行验证、我建议在尽可能靠近 TCAN VCC 引脚的位置添加一个 47uF + 10uF + 0.1uF。
    • 您可以将 TXD 拉空闲(或像以前一样切断迹线-与驱动器隔离)并从外部驱动总线以验证周期帧。 如果 TXD 空闲时纹波消失、您的问题应与 MCU 密切相关。 因此、您可以进一步再次检查 CAN 引导加载程序是否有执行周期性事务(重试/自动重新传输,环回,总线关闭计时器等)的任何任务、并增加间隔或移至不太敏感的时序进行验证。
    • 如果纹波持续存在、则使用来自 3.3V LDO 的电流探头测量电流脉冲、并与 TXD 突发相关联。 这可能意味着电流脉冲是原因。 然后、您可以为 TCAN 器件提供具有更高裕度的单独/专用电源、其中电流消耗不会调制电路板的其余部分、以进一步验证。 此外、在纹波期间捕获 TXD/RXD/CANH/CANL。 如果您看到重复帧、计时器或相同的间距、这可能意味着它很可能是由周期性帧(即驱动程序行为)引起的。 然后、您可以在 TXD/RXD 上添加小型串联电阻(33 至 100 欧姆并相应地调整)来验证、谢谢。

    此致、

    Michael。

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    您好、Michael:

    太棒了、这一切都与我们到目前为止的观察结果保持一致、您的行动项目列表具有逻辑意义。 我正在等待具有较高电流限制的 LDO 出现、并会逐步引入您提到的解决方案、以查看问题何时消失。 我认为、双管齐下的方法:1) 更好的旁路/更高的电流限值;2) 更改事务间隔应该可以解决这个问题。 我会尽快更新。 谢谢!

    此致、

    Nathan