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[参考译文] TUSB4041I:1.1V 电源持续断路

Guru**** 1843540 points
Other Parts Discussed in Thread: TUSB4041PAPEVM, TUSB4041I, TUSB8041, TPS82676
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/1427667/tusb4041i-1-1v-power-supplies-keep-breaking

器件型号:TUSB4041I
主题中讨论的其他器件:TUSB4041PAPEVMTUSB8041TPS82676

工具与软件:

我做了一个设计、将 TUSB4041IPAPR 添加到了 Raspberry 的计算模块4 (CM4)中。

此参考设计(tusb4041papevm)采用可靠的1500 mA 电源来提供1.1V 电压。 根据数据表、该器件根本不应拉导通电源。 数据表显示为"7.7集线器输入电源电流"、其中典型电流消耗为86 mA、而理论225 mA 最大电流用于"SMBus 编程电流"。 除此之外、我无法找到1.1V 上的功耗说明、因此基于此、1.5A 必须明显过载?

布板空间已经确定且有限、因此我尝试了在更小的电源芯片中进行设计。 经过三次迭代、我测试了以下1.1V 电源。

  • 额定电流为1A 的 TPS74611PQWDRVRQ1
  • 具有700mA 等级的 NCP139AFCT120T2G
  • TPS82676SIPR、带600mA

他们在启动时都表现得很好、但在运行几分钟后、他们都停止了工作。 当我卸下1.1V 电源并使用台式机电源馈电时、这些主板均未出现问题。 它们都能正常工作、因此它肯定是发生故障的电源。 它们的失败略有不同。 第一个开关将不断打开/关闭。 使用万用表测量此值将显示1.1V、但使用示波器、您可以看到它一直快速关闭。 中间的那个刚刚死了。 最后一个会继续工作、但在启动几分钟后出现故障-间隔打开/关闭。

是否遗漏了 TUSB4041数据表中的重要内容? 是否提及 TUSB4041I 正常工作所需的1.5A @ 1.1V? 或者数据表中没有说明?

J

PS:我会上传 PDF 原理图、但无法再找到相关选项。 该设计基于  tusb4041papevm 原理图、1.1V 电源是与此相对应的唯一主要偏差。

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    我在发帖前进行了搜索、但在查看我自己的帖子的相关主题时、我发现这个 https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/891653/tusb8041a-1-1v-core-supply---recommended-power-supply 中提到的最高值为670mA @ 1.1V。 我已经 使用热像仪检查了 TPS82676SIPR 是否发热、但它不会发热。 它 略低于30C/86F、然后出现毛刺脉冲。

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    Jens、您好:

       上面链接中提到的散热焊盘用于集线器器件的接地焊盘、您是否对接地焊盘进行了良好的焊接?

       此外、来自 TUSB8041的1.1V 高电流是由 USB3信号引起的、TUSB4041不应该这么高、600mA 应该足够了。

       您应通过下面的插入按钮发送原理图。

    好的

    Brian

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    Brian、您好!

    这是原理图。散热焊盘具有良好的焊接连接。  

    J

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    了解一下下面的原理图提供的输入电压。 要获得1.1V 输出、请  至少输入1.7V 以获得1A 电流。

    好的

    Brian

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    我可以看到已经落在这个原理图中了? 抱歉。 最大电压为5.0V

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    您是否有任何靠近1.1V 和3.3V 电源引脚的去耦电容器、例如0.1 μ F 电容器?

    好的

    Brian

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    抱歉。 上传该原理图时速度太快了。 您发现、此操作不完整。 让我做得更好吗? 我已经浏览了我的 GIT 历史、并通过每个电源原理图的上一版本创建了这些内容。

    这是 TPS74611的原理图

    这是 TPS82676和 TPS7A4533的原理图

    这是 NCP139的原理图

    从 TPS74611文件的最终版本中可以看到、有很大的电容。 下面是该布局的屏幕截图:

    如您所见、附近有两个0.1uF 电容(C6和 C13)、一个靠近输入端的22uF 电容和一个大型150uF 大容量电容(C14)。 此外、在1.1V 电源轨上、TUSB4041周围也有大量0.1uF 电容。

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    好的、看起来您 在集线器周围有足够的去耦电容器。

    这可能不会直接影响、但似乎有问题。

    HUB 是否通过多路复用器连接到 OTG 器件?   SEL 引脚的高电压 应为 3.3V 的 VCC、但也连接到5V 的 Vbus。

    您在测试期间是否连接了 UBS 设备和 Type-C 端口?

    好的

    Brian

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    您好!

    测试过程中未连接任何器件。 多路复用器设置符合官方 Raspberry Pi CM4参考板原理图:  
    https://datasheets.raspberrypi.com/cm4io/cm4io-datasheet.pdf (图7. USB2集线器)

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    Jens、您好:

       当  Type-C 端口未连接任何器件时、TUSB4041上行端口连接到了什么? TUSB4041是否仅使用1.1V?  

      或许方框图或完整的原理图可以帮助进行调试。

    好的

    Brian

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    这是 基于 TPS74611的尝试的完整原理图?  https://flashgamer.com/a/USB2_hub_TPS74611.pdf 

    另外、三个完整原理图中均不使用1.1V 电压。 只需 TUSB4041。

    J

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    您能否  为集线器获取3.3V/1.1V/GRSTz 之间的波形?  

    此致

    Brian

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    如前所述、  TPS74611 是两个版本(以及几个月前)、所以我不再拥有电路板、但3V3是可靠的、GRSTz 的计时看上去正确。 用万用表测量时、1.1V 电压看起来正确、但示波器显示它在持续引导。 每秒数百次。 我不明白为什么、所以我制作了 第二版的评估板、这次使用的是 NCP139AFCT120T2G、在死机前也短暂地出现了类似的问题。

    第三个电路板由两个稳压器构成(这只是为了确保)。 其中一个是 那里的参考设计 TPS7A4533、该设计具有出色的1.5A 容量。  第三个版本的第二个稳压器是 使用 TPS82676 、我 几年前在采用 TUSB8041的 USB 3.1设计中使用该稳压器。  TPS82676仅可作为600 mA、 可 在众多配备更为先进的 TUSB8041集线器的产品中正常工作、但无法与 TUSB4041配合使用。

    对于所有出现故障的稳压器、我已经能够用工作台电源的1.1V 电压焊接几根导线、电路板都工作正常。 他们似乎在1.1V 电源上需要超过1A 的电流?

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    TPS82676是一款直流/直流转换器、其开关频率为5MHz、这就是您看到它在示波器上不断启动的原因。

    也许 Ferret 珠将帮助,但 仍然不建议使用它作为 USB 设备的电源。

     LDO 应该不会出现重新启动问题。

    对于电路板仍然有问题、您是否可以在上电期间在示波器上获取3.3V/1.1V 上的波形和 GRSTz 上的波形?

    此致

    Brian

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    Brian、您好!

    这是捕获结果。 紫色= 3V3、黄色= 1V1、青色= GRSTz

    对触发器进行更近距离的缩放:

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    Jens、您好:

       1.1V 和 GRSTz 之间达到3V 之间需要多长时间?

    好的

    Brian

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    Brian、您好!

    约为55ms?

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    GRStz 上是否有大电容?

    好的

    Brian

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    根据参考设计、它是一个1uF 的陶瓷(CC0805KX7R7BB105)。 这 是在 TPS82676SIPR 处于活动状态时测得的。  

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    以下是 在 TPS74801RGWT (用于评估板)激活时测得的。 除了开始时的骤降之外、看起来非常相似。 (抱歉有多处编辑。 我必须核实。)

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    1uf 不应花费50ms、您是否 通过外部信号控制 GRSTz? 优先使用<3ms 的复位信号。

    好的

    Brian

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    否 根据原理图 https://flashgamer.com/a/USB2_hub_TPS7A4533.pdf、连接 仅为1uF 电容器至 GND。

    但是-这个甚至与1.1V 电源相关吗? 我的意思是、当使用 TPS74801RGWT 生成1.1V 电压时、该电路板工作正常。 它还可以很好地用作外部1.1V 台式电源、我在为电路板供电后立即手动翻转该电源、因此对于不断烧断的电源问题、时序似乎比较琐碎。

     TUSB4041i 从1.1V 电源轨的拉电流是否比声称的更大? 我想我 接下来需要测量随时间变化的电流消耗。

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    我们之前测量过、在1.1V 电源上它从不超过350mA、但您可以尝试在电路板上进行 t CONFIRM。

    好的

    Brian

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    感谢您的帮助 Brian。

    我的测试与乔利斯镜 或多或少证实了你所说的。  启动期间1V1的400mA 浪涌持续0.1ms、可能是由于电容器填满:

    启动后的平均消耗似乎约为66mA:

    II 不知道如何从这里开始、因此我想我只会放弃解决这个问题。 我有一个有效的解决方案。