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[参考译文] TPS92200:PWM 占空比小于 5%、导致闪烁错误行为。

Guru**** 2465890 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS92200

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/1538397/tps92200-pwm-less-than-5-duty-cycle-causing-flickering-misbehaviour

器件型号:TPS92200


工具/软件:

您好、

我有一位客户报告了奇数球问题。 客户是一个长距离的我。  他们有固件工程师、但没有硬件设计工程师。 他们使用我的设计以及 TPS92200D1 或 D2 来驱动一些 LED、并以不同的色光显示。 他们已经使用我的设计形式两年了、但他们发现了一个问题、我想消除芯片或硬件设计原因。

他们注意到、在特定 LED 模式下、在 PWM 占空比低于 5%时、他们驱动的 LED 有时会闪烁熄灭。 按照图示、我让他们拆下 R8 并用短接来替换、但这没有效果。 我还要求他们对 TP16 进行范围设置、以便观察 PWM 是否稳定、并让 TP15 观察驱动电压是否不会下降。 他们说、他们从未用示波器看到任何脱落情况。 他们之前提到过、某些电路板比其他电路板更差、这意味着可能存在临界情况、并且证实原因不是固件。

我想知道此芯片是否存在已知问题、电路板上是否存在可能导致<5% PWM 无法正确驱动 LED 的设计错误。 非常感谢您提供的任何帮助。

下面是固件家伙告诉我的摘录:

报价

我使用 TPS92200D1/D2 LED 驱动器从 VIVO-RGBW2 PCB 中移除了 R8 1K 电阻器、并测试了调光/闪烁的灯。 在视觉上,我没有观察到任何明显的差异。 我还监测了测试点 15 (VLED) 和 16(来自 MCU 的 DIM 输入)、但这些变化没有显著影响。

如前所述、此问题仅在我们的“淡入淡出效果“期间发生、即使用我们当前的固件算法以极低的亮度驱动 LED。 根据我的分析,这只在三个具体的情况下是值得注意的,表明我们目前支持.

在固件中、我们将每个~10ms 交流半周期划分为 1023 个时隙(10 位分辨率)。 我们首先以 DAC/PWM 设置的最大亮度打开其中一个 RGBW LED 灯串、然后反转顺序 (WBGR) 并在其余插槽上应用最低亮度。 这会产生预期的平均亮度和衰减效果。

从我的测试来看、闪烁只会在亮度水平低于 5%时出现、尤其是在具有不同正向电压(例如从绿色(较高<xmt-block0> Vf</xmt-block>) 到 Vf 到红色)红色(较低 Vf) 的)的 LED 灯串之间转换时。 此时、VLED(在测试点 15 上测量)初始急剧下降、但在不久后稳定下来。

为了快速修复、我限制了算法、以避免在淡入或淡出效果期间低于 5%的亮度。 代价是在光线显示期间颜色阴影略有不匹配。

取消报价

在此原理图中、L1 为 1255AY-4R7M=P3、LED 为 OSRAM OSLON SSL (RGB) 和  OSRAM OSLON SQ(白色)

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    您好、

    从蓝色的高 VF 转换到低 VF 红色 LED 时、闪烁是由不同的 VF 引起的。  

    蓝色和红色 LED 在 5%光和褪色时的开启时间是多少?

    一种可能的解决方案是通过在栅极上添加 RC 来软打开/关闭 Q1。 在 R11 上并联一个电容器、从 22nF 开始。  

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    您好、Andy。 感谢您的信息! 我已通知我的客户、并将及时回复您。 我假设导通时间为红色和蓝色 MOSFET 导通时间、而不是 5%的 PWM 导通时间。 我提出了一些可能的解决方案的建议...

    1. 添加几个串联二极管、以将红色 LED 中的 VF(正向导通电压)增加到蓝色 LED 中的 LED。 我们需要对其进行测试。
    2. 根据 TI 的建议、在 R11 之间焊接一个小电容器以延迟其导通时间。 电容会在红色 MOSFET 导通之前产生延时时间、但我怀疑这可能会导致另一个闪烁或其他问题、但也许不会。 我们需要再次对其进行测试。
    3. 复制 TPS92200、以便单独驱动 LED 并且您的代码会同步 LED。 换句话说、蓝色和白色((VF 都较高)由一个芯片驱动、红色和绿色((VF 较低)可能由另一个芯片驱动。 可能只是有一个单独的 DIM_CTRL、如 DIM_CTRL1 和 DIM-CTRL 2。 我还没有查看 MCU 的引脚排列矩阵来确定这是否可行。
    4. 作为实验、在打开 LED-RED-DRV 之前在代码中添加小延迟。 考虑到某些电路板具有此行为、而其他电路板则不具有此行为、这可能可行。 也许我们有一个临界情况、我们只是处于一个阈值。
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    您好 Andy、我刚刚收到了有关时机的信息...

    您好、David:

    再次感谢您在帮助解决此问题方面的支持和努力。 请在下面查看我对您的问题和评论的回答:


    1.淡入期间蓝色和红色 LED 亮起的时间为 5%

    根据我们固件算法中的近似计算结果(发生临界情况的地方)、在 10ms 内:

    • 红色 LED 灯串首先以~70%的亮度打开 0.2ms。
    • 然后、红色灯串关闭、蓝色灯串以~70%的亮度开启并持续 0.2ms。

    在该转换时、我观察到 VLED 信号急剧上升。

    • 之后、蓝色灯串变暗至允许的最小亮度 (~5%)、并保持导通状态~4.8ms。
    • 然后、固件切换到红色灯串(蓝色熄灭)、该灯串以~5%的亮度运行、剩余的~4.8ms。

    在从蓝色到红色的转换过程中、如果我将调光限制在 5%、则没有观察到 VLED 急剧下降。 但是、当允许亮度降至 5%以下时、VLED 会急剧下降、不足以驱动 LED、从而导致闪烁。


    2.插槽计时和扫描频率

    是的、每个 10ms 半周期分为 1023 个时隙(每个~10µs)、微控制器使用 0.5µs 内部计时器来精确控制 LED 开/关时序。


    3.调光频率和技术

    • 在  TPS92200D1 上、我使用的是 模拟调光 (DAC)、这与我们的传统控制算法相符。 最小调光级别限制为 5%、并且在此范围内未观察到闪烁。
    • 在  TPS92200D2 上、我将  在 20kHz 下使用 PWM 调光(唯一可用的模式)。 与 D1 一样、我将调光限制为不低于 5%、以避免闪烁。 但是、当尝试进一步变暗(例如,达到 1%)时、闪烁会再次出现、如上所述。

    4.建议的解决方案和测试

    我已经尝试了 建议 4 (在 LED 灯串开关之间添加一个 1µs 延迟)、但它没有效果。   接下来我计划测试第 2 项建议。 如果这样不能解决问题、我将继续提出 建议 1 和建议 3

    我会随测试进度随时发布您的信息。


    如果您需要进一步的说明或详细信息、请告诉我。

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    您好、David:

    让我作如下澄清:

    1.蓝色 LED 的 VF 大于红色 LED

    2.当 Q1 快速开启时、由于 VLED 略高于所需的 VF、因此红色 LED 电流跳跃高。

    3. 为避免闪烁、首先栅极驱动信号 (LED_XXX_DRV) 必须重叠、否则、Q1 到 Q4 至少必须在任何时候导通一个 FET

    4.缓慢开启 Q1 以避免 LED 电流跳跃、TD 可以为 10us 或更大、因此 TPS92200 具有足够的响应时间来调节 VLED 以降低红色 LED 的值

    5.蓝色 LED 电流将 0mA 从 T2 降至 T3、因为红色 LED 亮起且 VF 较小。  

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    您好、Andy、我收到了客户下面的消息。  我即将出国,离开今天,返回 8 月 23 日,但我将定期检查我的电子邮件,以防你有任何进一步的建议. 当我返回时、我会让客户选择让我在现场进一步参与、尝试自行解决问题。

    ------------------------

    您好、David:
    请查看以下传导测试结果:
    测试 1: 将 R11、R7、R15 和 R14 替换为  10nF 电容器
    结果: 可见闪烁持续存在、VLED 线路上的电压急剧下降、降至 3V 以下。
    测试 2: 将 R11、R7、R15 和 R14 替换为  100nF 电容器
    结果: 未观察到改善—VLED 线路上同样可见的闪烁和电压骤降至 3V 以下。
    测试 3: 将 4.6µH  L1 电感器替换 为 10µH 电感器  
    结果: 没有变化—闪烁和 VLED 电压降至 3V 以下仍然存在。
    我将 MOSFET 开关线路与电路板重叠的示波器捕获结果附在电路板上、电路板中组装了 100nF 电容器供您基准。 如果您想探索任何进一步的修改、请告诉我。
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    你(们)好

    让我检查和更新你以后…

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    您好、

    请客户按以下方式对其进行测试:

    1.仅测试红色和绿色组,断开其他 LED 组

    2.将 R11 更改为 CGS1=220nF

    3、设置 LED-GRN-DRV = H 以导通 Q2  

    4.在>20us 后打开 TPS92200

    5.将 LED 电流从 70%更改为 4%

    5.  5ms 后设置 LED-RED-DRV = H

    6.监控  C7 上 LED-RED-DRV、Q1 VGS 和 VLED 电压的信号

    R12 和 CGS1 应缓慢开启 Q1、以避免红色组上的 LED 电流过冲和 C7 上的 VLED 电压下冲。

    8.增加 CGS1、从步骤 5 重复、直到 VLED 下降很小。

    9、测试延迟时间 TGR 从 LED-RED-DRV 高电平到 VLED 压降到红色组稳定 VF 的时间。

    10. 在 TGR 之后设置 VLED=L、检查 LED-GRN-DRV 是否保持稳定。

    11、然后修复 CGS1 和 TGR

    12、将蓝色组更改为红色组:BLU 由于 RED-DRV 为高电平、因此在 TGR 延迟时间后关闭 TGR-DRV

    13.  将 Red bank 更改为 Blu bank:  在设置 red-DRV 之前用 BLU 打开 TGR-DRV