[参考译文] TPS544B20：无法为负载提供稳定的 1V 电压

Ankur Kumar 

您能分享所看到的波形吗？

原理图显示了 3 个 100μF 陶瓷电容器+ 2 个 470μF 聚合物电容器。  

能否分享 470μF 电容器的详细信息？

这个 1V 电源轨上是否有任何其他电容器？  可能在负载侧？

输出电容的 1 240μF 可能大于内部 D-CAP2 环路在没有一些额外支持的情况下能够处理的电容。

在没有前馈电容器（原理图中的 C2365）的情况下、D-CAP2 控制环路会产生 Vout/Tau Vref x L/Tau 的输出阻抗、其中 Tau 是内部斜坡的时间常数、由开关频率设置、如数据表的表 11 中所示 (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps544b20.pdf#page=55)  

即 0.56μH 电感器通信、也就是 12.2mΩ

使用 1 240μF 的输出电容、可驱动大约 10kHz 的环路带宽。  低环路带宽可能是环路不稳定的原因。  如果 1V 输出端有额外的电容、这种情况的可能性更大。

一些可尝试的选项：

1) 移除一个（甚至两个） 470μF 聚合物电容器。  对于 4A 负载电流、您可能不需要这么大的电容。  4A 负载压降的预期过冲仅为 30mV、输出电容仅为 3 倍 100μF。  这会将环路带宽推至 43kHz、仍然非常保守、但比 10kHz 更稳定。  

2) 组装前馈电阻器 (C2365)。  这也可能增加环路带宽、但不如减小输出电容器的幅度大、因为它被限制为 1V/0.6V (1.67x) 的 Vout/Vfb 比率、但这可能足以稳定环路。  带有 R1448 的 C2365 的高通交叉频率 (20k) 应该是没有前馈的预期交叉。  使用 3 个 100μF + 2 个 470μF 和 20k 电阻器时、即 1 /(2 x Pi x 20k x 10.2k) 或 780pF。  我建议选择 820pF。

如果要通过移除聚合物电容器并添加前馈来减小 Cout、则为 180pF。

HII

1) 附加输出的波形。

2) 470 μ F 电容器的详细信息如下

供应商器件型号 —  PCG0E472MCL1GS (4700 µF 2.5V 铝 — 聚合物电容，径向，CAN - SMD、10m Ω、2000 小时@μ F 105°C)

3) 加载盖的快照,其详细信息如下

a) 100uf 供应商器件型号 —  12106D107MAT2A (100 µF±20% 6.3V 陶瓷电容器 X5R 1210（公制 3225）

 b) 1uf 供应商器件型号 —  0402YD105KAT2A (1 µF±10% 16V 陶瓷电容器 X5R 0402（公制 1005）)

c) 01uf 供应商 PAR 编号 —  KGM05AR71C104KH (0.1 µF±10% 16V 陶瓷电容器 X7R 0402（公制 1005）

我会尝试您建议的选项、并告知您结果。

谢谢

Ankur Kumar 

感谢您的分享。  波形似乎没有显示输出不稳定、至少在 200ms/div 标度、尽管输出电压中可能存在更高的频率不稳定（振荡）、这在该标度下是不可见的。

输出似乎运行了 230ms、然后在重新启动之前关闭约 100ms。  这对于 TPS544B20 来说是一个非常长的重启延迟。  故障（过流，过压或欠压）通常在重新启动之前触发 TON_RISE 设置延迟的 7 倍、如果没有 PMBus 编程、默认为 3ms。   

在原理图中、CNTRL 上拉至 VIN (12V)、CNTRL 引脚上的最大电压为 7V。  您应该向 GND 添加一个 CNTRL 电阻器、以避免将 CNTRL 拉高至 12V。  假设 3V3 可以灌入电流、您可以填充 R1446（至 3V3）来限制上拉电阻。  2.4kΩ 或更小的电阻器会将 CNTRL 电压限制在 5V 以下、并防止其被上拉至 7V 以上。

您添加的电容似乎有额外的 6 个 100μF、这使总电容高于 1 900μF、这肯定会使环路稳定性受到影响。  如果这确实是问题、那么在观察 10μs 处的输出电压时、您应该会看到输出电压发生振荡。  在 200ms/div 下、可能无法观察到这一点。  但我不期望得到 100ms 的超时时间。

鉴于超时周期、我建议查看 CNTRL 电压和 EN_1VD_MPL 信号来驱动它。

您好、

我通过卸载 R1458 将 CNTL 引脚与 12V 断开、并通过安装 R1446 = 10K 将其连接到 3.3V。 这样 CNTL 引脚上的 ME 保持不变、即 3.1V、高于开启模块所需的阈值、但没有任何变化。 我仍将获得与之前相同的输出波形。

我无法理解为什么电源持续关闭其输出然后重新开启。 请帮助我确定此问题的原因。

Ankur Kumar 

1) 您能否在每个分段的 10μs 下提供几个输出电压波形。

其中一个显示了运行 230ms 时的输出电压

为此、将垂直刻度调整为 50mV/div、将 1V 参考电平调整为显示屏顶部下方的 1 个分段（+3 个分段）

将触发电平设置为 1V

将触发器位置设置到屏幕中间

其中一个显示了 OUT 下降之前的最后一个 80μs。  

为此、请保留垂直刻度、但降低触发电平 950mV、因此它仅在输出关闭时触发

将触发器位置向右移动、从屏幕右边缘向右移动 2 个区段（中间右侧 3 个区段）  

这将有助于我们了解正在发生的情况、以便确定可能的原因。

3) 您能否用示波器记录 VIN 和 CNTRL、以便我们可以确认它们是否脱落？

4) 您似乎已连接 PMBus CLK 和 DAT 引脚、是否能够通过 PMBus 与器件通信并读取状态命令？  如果发生故障、状态命令将指示故障源。

您好、

我已经使用 PMBus 读取器件并读取了在 46h 和 06h 之间切换的 STATUS_BYTE (78h) 寄存器。 这表明存在与温度相关的故障。 此外、我读取 STATUS_TEMPERATURE (7Dh) 寄存器、发现其值为 C0h、表明已发生 OT 故障和 OT 警告。 您能帮我了解这些与温度相关的故障的可能原因吗？

我尚未按照您的建议进行输出电压测量。 PL 如果您仍然需要、请告诉我。

Ankur Kumar 

TPS544B20 使用外部的二极管连接（集电极和基极短路）双极结型晶体管以及 BJT 正向压降（（10μA 电流与 BJT 上脉冲的<xmt-block1> 100μA</xmt-block> 电流之间）来 100μA来检测温度。  

这是电路中的 Q28。

检查与 Q28 的连接以及与 AGND 的接地回路。

您可以将 Q28 收集器短接至发射极以禁用温度检测、并确认是问题导致转换器关闭。

您好、我在解决问题方面取得了突破性进展。 通过拆除 C594 并短接 Q28 的集电极和发射极焊盘、我已确认温度检测电路导致转换器关闭。 进行这种修改后、输出现在稳定在 1V。 我要感谢你引导我到这一点。 接下来、感谢您帮助了解原理图、IC 或布局中可能导致温度检测错误的潜在问题。 此故障的可能原因是什么？

Ankur Kumar  

很好、解释很多。  

如前所述、TPS544B20 的温度检测功能会检测 2N3904 BJT 正向压降在 10μA 与 BJT 上施加的 100μA 电流之间的变化。  它可能对额外的电阻很敏感、这会增加检测电压的变化、噪声耦合（由于 BJT 的 I-V 曲线和电容进行整流）。

1) 确保使用 2N3904 BJT、并且该 BJT 未被另一个可能具有不同的 ΔVbe Ω 与温度关系的 BJT 替代。

2) 尝试将电容器从 1000pF 更改为 330pF

3) 如果 BJT 远离 TPS544B20、请尝试将 330pF 电容器移到靠近 TPS544B20 的位置以减少噪声。  

4) 检查任何开关信号的布局、尤其是 Boot 引脚连接或开关节点、甚至是连接到 AGNDSNS 的 AGND 连接、这些信号可能会耦合到 BJT 的检测连接中