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[参考译文] TPS25750:使用有源 USB 电缆(有源 CC)时 IC 出现错误-如何识别故障?

Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS25750, TPS54JA20
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/1063149/tps25750-ic-misbehaves-when-using-active-usb-cable-active-cc---how-to-identify-malfunctions

器件型号:TPS25750
主题中讨论的其他器件: TPS54JA20

您好!  

我们正在制定一个未来必须维护的项目、我必须根据诊断结果为维修部门提供解决方案。 我们需要复制客户端与电子产品混淆的情况(打开外壳并触摸电路)。

我们对5个样本进行了 ESD 放电(模拟平均人电路交互)、我们想知道是 IC 发生故障、还是无源组件被烧断。

但是、我们刚刚开始使用 TPS25750、它不同于 MOSFET。  

这是我们的电路。 绿色表示 USB-C 线、 黄色表示采用15V 3A 配置闪存的 EEPROM。 粉色的右侧是15V 至5V 的转换器。

底部的蓝色/青色表示从转换器以5V 电压运行的耗电元件。

这是我们的设置。 现在、我们有来自 IC 的以下行为。

当被连接至一个无源5V USB-C 线路时、5V 线路和(由 TPS25750在内部转换) 3.3V 线路都是稳定的。 PPHV 输出5V。

但是、当我们连接100W USB-C PD 充电器时、所有线路都会波动、包括 CC 线路、如下面的截图所示。 此外、每次在示波器读数中产生峰值时、都可以听到软咔嗒噪声。  

3V3

5V

PPHV

CC 线

我们需要通过这一点来确定 IC 是受到 ESD 还是周围无源器件(例如电容器)的影响。

我们如何做到这一点? 您是否认可列出的任何行为?  

  • 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!

    我注意到、在原理图中、您没有包含 VIN_3V3电容器、这是 TPS25750确保正常运行所需的元件、即使它仅用作灌电流器件也是如此。  这不可能是您发现问题的原因、但可能是原因。

    您所描述的软点击声音很可能表示有交流电流正在流过系统中某个位置的电容器。  这一点的进一步证据是您在所有内部电源上看到的交流纹波。

    我将开始查看系统中的大容量电容器、以查看它们是否已损坏。

    我还看到 TPS25750不断尝试重新连接 VBUS。  这可能是由于器件在 PPHV 上检测到过流或欠压情况所致。  这也使我相信电容器或降压稳压器已损坏。

    您是否知道您的降压转换器是否与100%占空比兼容?  

    此时、PPHV 为5V、降压转换器输出5V、因此降压转换器需要支持100%占空比。

    我还会验证 EEPROM 是否未损坏。

    此致、

    卡盘

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    大家好、我做了更多调查、对前面所说的内容进行了以下补充。 似乎有一个问题会影响我们的所有充电器、我们无法找到问题的根源。 此帖子旨在解释正在发生的情况、并寻求帮助以了解下一步的进展。

    我们已经确定、使用 NULL 字节完全刷写的 EEPROM 将在所有器件中停止上述错误行为。 从技术上讲、如果没有刷写的 EEPROM、充电器不会在 VBUS 线路、CC 线路或 PPHV 上波动。 虽然这仍然意味着器件仍然无法正常工作、但我认为这是一个起点。

    其次、我们的降压转换器之前使用稳定的直流插孔电源进行了测试。 我们认为、这应该起作用、尽管它具有不同的无源组件来适应15V 额定值(与之前使用20V 进行测试的不同)。 这是由 TI 制造的、采用 TPS54JA20封装 。 这是使用 TI 的 WEBENCH 进行设计的-我们获得了该原理图:  

    在我们发现器件在刷写 EEPROM 时发生故障后、我们尝试执行单元调试。 我们将 LED 连接到 PCB 上的降压转换器的输出、并对降压转换器芯片和电感器进行去色。 LED 仍在从某种电容器导通(我们测试了短路)。 我们并不真正了解在5V 输出线路与电路隔离时如何实现这一点、尤其是在移除降压转换器芯片时。

    另一个奇怪的问题是、当我们中的一个加热 PCB、然后在 PCB 仍然很热/很热的情况下插入电缆时、我们误将 USB-C 芯片输出电压设置为15V。 使用万用表进行测试时、PCB 显示为15V、并且示波器上的任何线路上均无波动。 这是在移除降压转换器时完成的。 奇怪的是、当 PCB 冷却后、它停止输出15伏电压、并恢复到上述行为。

    您有什么想法、为什么我们会看到这种情况?

    接下来、我们将首先隔离降压转换器、并使用电源对其进行测试、以查看其是否独立于 USB-C 电源正常工作。

    其次、我们将尝试将陶瓷电容器嵌在您之前提到的3V3线路上。 我假设  这是原理图中芯片顶部的 VIN3V3标签 (引脚38)。 如果我错了、请纠正我的问题。 我还假设应将其安装为去耦电容器。

    非常感谢您的回答和对我们问题的关注。

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    我相信您通过移除直流/直流并测试 TPS25750D 已走上正轨。

    下面是启动 TPS25750D 的步骤。

    请 确保未插入 R11和 R8。  这将导致 ADCIN1和 ADCIN2接地。  这会将 TPS25750D 配置为安全模式。  这将允许 TPS25750D 在启用电源开关之前从 EEPROM 引导。

    2. 请使用 TPS25750D 配置 GUI 配置 TPS25750D、以支持您希望支持的灌电流 PDO。

    完成 此操作后、您可以使用提供的 I2C 接头之一对 EERPOM 进行编程。

    对 TPS25750 EEPROM 进行编程后、您应该能够连接支持您希望测试的电压范围的 C 型 DFP。   

    5、 您现在应该看到 PPHV 上的目标电压。  该电压可以介于5V 和20V 之间。   

    您对电容器的描述是正确的。

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    您好、再说一次、

    我返回了一些结果。

    我只组装了降压转换器(右侧- TPS54JA20)、并使用15V 工作台电源对其进行了测试。  

    起初、指示性 LED 亮起、降压输出线路接收到5V 电压-正如预期的那样。 之后、我连接了一些负载( 电压为5V 时小于1A)、我确信这不会产生短路。 发生此事件后、我的电源报告短路。

    我断开了电源、等待了5分钟、之后、我再次尝试在没有负载的情况下连接电源。 这一次、即刻检测到短路。 我在二极管模式下使用了万用表、实际上、现在电路板上有短路。

    现在我知道我的降压转换器设计有缺陷、或者我组装的组件的额定值过低-也许我通过它们的功率只是燃烧它们。 为此、我有几个问题:

    1.当您炸一个 MLC 电容器时会发生什么情况? 电流是否仅以0电容和0电阻流过它?

    2.如果电容器是去耦合电容器、它们是否会在电路板上熔断? (在不超过电压的情况下)

    3.当您炸电阻时会发生什么情况? 无限电阻(NC)?

    TPS25750在 PPHV 短接至 GND 的情况下会发生什么情况? 它是否检测并禁用 PPHV 或刚刚损坏?

    抱歉、我的一些问题是 n00b、感谢您的指导。 我从 TI 数据表中了解到电子世界。

    这是 WebBench 的原始设计。 我有类似的组件、电阻器的额定功率不低(大多数情况下>1/8W)。

    非常感谢

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    第二天、我成功回答了一些问题、并将询问另一个问题。

    我已确定降压转换器上的无源器件不会直接对电路短路。 我已对故障降压转换器进行了焊接、很明显、PPHV 内部短接至 GND 和 SW 线路。  这很好奇、我想知道是什么导致了芯片损坏。

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    如果 PPHV 接地短路、则可能会损坏 TPS25750D 的内部 FET。  内部 PPHV 路径不具有短路保护、因为它不会在外部暴露。

    根据您报告的短路情况、降压转换器和 TPS25750都可能已损坏。

    此致、

    卡盘

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    尊敬的 Chuck:

    我找到了罪犯。 虽然您所说的内容很可能会导致问题、但这不是主要问题。

    问题是 i2c 反向电压。  

    发生的情况是、在某种程度上、我忘记在将配置写入 EEPROM 时给电路板上电。 我使用的编程器具有内部上拉电阻器、从而将 i2c 线路驱动为高电平(3.3V)。 反过来、这会产生一个正电压、该电压会通过 板上所需的上拉电阻器。 这些电压将3V3线路上拉至~2.5伏、并可能在内部烧坏3V3内部 LDO 和其他组件。  

    我不确定为什么内部3V3稳压器在没有 EEPROM 时仍然工作。

    我通过燃烧另一个芯片来测试我的假设(以同样的方式)。

    对于其余的构建-它只是一个泛演。 现在、我将按预期输出15V 电压-来自 PD 芯片、我将向上工作以确定是否有其他问题。 如果我的降压 IC 有问题、我稍后将发布另一个问题。

    我希望这一点得到更好的记录、但这也是我的监督、TI 不应对我使用的 EEPROM 编程器负责。

    是否可以将我的线程重命名为"IC does not function after EEPROM Flash: how to not fry your USB-C PD chip"? 我认为未来与他人更相关。

    感谢您的支持。