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[参考译文] TPS92518HV:在特定的48V 上电序列期间 TPS92518被破坏-是否存在热插拔问题?

Guru**** 2386110 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS92518
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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1514415/tps92518hv-tps92518-destroyed-during-specific-48v-power-up-sequence---hot-plug-concern

器件型号:TPS92518HV
主题中讨论的其他器件:TPS92518

工具/软件:

大家好:

我遇到了一个关键问题、因为新的电路板设计包含两个 TPS92518 LED 驱动器。

在正常上电条件下、电路板和 TPS92518 IC 运行良好:

  • 当我使用230V AC 转48V DC 电源为电路供电时。
  • 通过48V 直流实验室电源为其供电时保持干净通电。

但是、我遇到了一些故障、在非常具体的电源连接场景下、TPS92518 IC 被损坏:

  1. 接地(GND)连接已建立。
  2. 然后、48V 直流输入连接缓慢或连接不稳定。 具体来说、如果48V 连接器在插接时摆动、则会导致输入电压快速波动、基本上会在稳定前多次在0V 和48V 之间反弹。

在这种"慢速/摆动"48V 连接场景中、TPS92518会损坏。  

以下是我在 TPS92518损坏时拍摄的两张示波器图片。  它们显示输入电压(V_IN)和输入电流(I_IN)、以及 TPS92518的电压(V_IN_TPS)。 左侧图像将放大。

此外、具有并联 FET 调光和电源输入的 LED 驱动器原理图。  

TPS92518或其他直流/直流转换器对此类上电条件敏感、是否有人遇到过类似的问题? 我想了解故障机制以及如何保护 IC。 这是否与电压过冲、快速瞬变或当已存在 GND 时 IC 的内部上电复位电路无法正确处理这种不稳定的斜升有关?

具体来说、我想知道在已连接 GND 的情况下、TPS92518通常是否适合热插拔48V 电源、尤其是在可能发生接触反弹的情况下(如摆动连接所述)? 或者、此类场景是否具有已知的灵敏度或所需的外部保护电路?

如果您对故障排除或保护电路有任何见解或建议、我们将不胜感激。

提前感谢!

此致  

Andre  

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    您好 Andre、

    在将电池热插拔到电路板时、如果条件合适、您通常会遇到超过电池电压2倍的尖峰。  从电池到电路板的电缆长度是多少?  通常会导致振铃问题。  

    从波形中看不到输入电压是否超过我们器件的绝对最大值。  当示波器设置为最高分辨率时、放大此时的时间将是不错的做法、看看该电压是否超过绝对最大值  如果峰值电流有多高、最好调整电流标度来查看这种情况下的整个峰值电流。  

    我想电压过冲会高于器件的绝对最大值(65V)、从而损坏器件。  您可以通过多种不同方式解决此类热插拔事件导致的电压过冲。  

    • 过冲是由于热插拔时峰值电流较大所致。  您可以在输入电容器之前的输入端放置一个串联电阻器来限制峰值浪涌电流。  您需要确保所需的电阻器不会过大、否则降压驱动器的输入端会产生额外的功率损耗和额外的压降。  
    • 您可能需要考虑增大输入电容来滤除尖峰。  仅改变电容可能还不够。  正如我之前所说、您可能需要添加一些串联电阻。
    • 您可以放置一个 TVS 或齐纳二极管来钳制器件在该事件导致的电压。  选择该保护器件时需要小心、以确保其能够足够快地钳制电压、并确保其钳位的电压范围合适(高于 VIN min 工作电压、低于绝对最大值)。  TVS 具有宽钳位电压范围、但反应迅速、而齐纳二极管对钳位电压具有良好的容差、但反应速度较慢。

    LED 灯串的最大电压是多少?您编程到输出端的电流是多少?  此外、您的输入电压范围是多少(最小值到最大值)?

    -fhoude

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    您好、

    感谢 fort 的快速答复。

    我设法捕获了更清晰的上电事件波形、我将在此处附加/链接以供回顾。 这一新捕获揭示了一些关键细节:

    1. 高浪涌电流和初始短路外观: 在不稳定连接一开始、即 浪涌电流非常高、峰值在+/-6A 左右 。 它最初的行为类似于短路。
    2. 输入电压尖峰: 在这种高电流消耗之后,输入电压(VIN )显著上升,新的波形清楚地显示了它的发展 高于70V 。 我们肯定会集中精力制止这种情况。
    3. VLED 意外上升: 让人眼花缭乱的是  VLED 电压也在上升 减少该输入尖峰事件。 我很难理解这种行为、因为 TPS92518处于默认配置、所以我期望输出关闭(即、如果驱动器没有主动尝试调节电流、VLED 上没有明显的电压)。

    重申其他参数:

    • 连接电路板的电缆长度为1.2米。
    • 没有 LED 连接到 LED 通道、因此输出为空载。
    • TPS92518使用其标准寄存器配置。 我们还在使能引脚上使用高电平和低电平信号进行了测试、这没有什么区别。  
    • 我们的标称输入电压介于最小44V 和最大55V 之间。

    巨大的浪涌电流和随后的输入电压尖峰是否会以某种方式导致 VLED 上升、即使芯片应"关闭"或尚未主动驱动其默认状态的输出也是如此?

    谢谢、

    Andre

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    您好 Andre、

    可能有一个我们没有考虑的电容路径允许快速输入瞬态耦合到输出端。  由于输出端没有负载(开路)、因此电压更容易升高。  我假设器件在此事件期间没有切换、您可以通过监控 SW 节点来验证吗?   

    我认为、您需要做的第一件事是控制热插拔时的浪涌、然后看看您是否还有到输出的耦合路径。  如果输出上的脉冲是开路负载、则不会有任何伤害、如果它连接到 LED、则 LED 将钳制该电压、我怀疑有足够的能量损坏 LED。  这可能是您必须测试的内容。   

    -fhoude

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    您好、

    非常感谢您的持续帮助和宝贵见解。 您的建议对跟踪此进度非常有帮助!

    我想给你一个更新:

    • 相关 SW 节点 、我按照您的建议进行了测量。 在出现问题的上电事件期间、当输入电压尖峰时、我无法观察到任何异常活动或 SW 引脚开关。
    • 我想我已经找到导致较大电压过冲的主要原因:似乎是这样 我的反极性保护二极管 瞬态 VCM。
    • 之后 移除该二极管 电路的最大电容 输入电压上的过冲消失了 最重要的是 TPS92518 IC 不再被损坏 在热插拔场景中!

    以下是 p-MOSFET 反极性保护电路和 SW 信号表示的新图片。

    这似乎是损坏部件的极端瞬变的关键因素。 现在、我需要重新评估我的反极性保护方法、以确保它不会重新引入此类问题、但 IC 故障的直接问题似乎已经解决。

    再次感谢您引导我朝着正确的方向前进!

    此致、

    Andre

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    您好 Andre、

    您是否考虑在输入端使用电感器。  通常使用 pie 滤波器、这也会限制该电流瞬态。  通常仍然需要一个 pie 滤波器来帮助通过传导发射测试。  我认为、如果您在输入端使用了一个二极管、后跟一个 pie 滤波器、那么应该控制浪涌。  只是想更多的食物   

    -fhoude