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[参考译文] TPS4811-Q1:短路保护功能未按预期工作

Guru**** 2553260 points


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/1558197/tps4811-q1-short-circuit-protection-not-working-as-expected

器件型号:TPS4811-Q1


工具/软件:

TI 团队大家好、
 
我努力解决了此 TPS48111 驱动器的短路保护问题。
除了用于确定 RISCP 尺寸的公式和用于内部电流阱的电流范围之外、数据表中没有太多关于该函数的信息。
TPIS48111 似乎还包含一个有关短路保护的错误部分、其中说明了第 8.3.3 章中不同 TI 器件 (TPS12000) 的功能。 论坛的其他主题中也提到了这一点、但数据表尚未更新。 我们现在可以忽略此主题、但请记住并通知团队。
我的设计如下所示:
Rsns = 1m Ω
Rset = 100 Ω
Riscp = 3.6k Ω
Riwrn = 47k Ω
根据公式 9:
 
我为 RISCP 选择了一个 3.6k 电阻器、该电阻器可在 1m Ω Rsns 下提供约 65A 的 SC 限制。
 
如果我考虑 SCP 偏置电流范围以及 Rsns 和 Riscp 的 1%容差、我们得到的 SCP 电流范围为:
57A 至 74A、用于短路保护。
 
但在测试中、我看到这个 SCP 在 35A 左右持续跳闸。
是否 还有一些公差与方程式中的 (600) 未知值相关?
 
我理解数据表中添加的有关调整设计和防止误触发的注释、我们为此添加了 1nF 电容器:
 
但仍然在行为上的差异是相当大的,我试图理解为什么。
即使我们只是使用变阻器缓慢降低电阻、而电阻又会增加电流、SCP 也会在 比理论设置低得多的限值下跳闸、例如:
- 3.6k Ω 的 RISCP — 理论范围为 57A 至 74A、但测试得出的跳闸限制约为 35A
–1.2k Ω 的 RISCP — 理论范围为 24A 至 31A、但测试结果跳闸限制约为 15A
- 1.3k Ω 的 RISCP — 理论范围 26A 至 33A 但测试会产生 17A 左右的跳闸限制
-RISCP 为 1.5kOhm — 理论范围为 28A 至 36A、但测试会产生约 20A 的跳闸限制
- RISCP 10kOhm - 145A 到 186A 的理论范围,但测试得出一个约 100A 的跳闸限制
 
您可以就此主题提供任何意见吗?
谢谢!
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    您好 Andrei、  

    我现在正在检查这个,并将很快回来给你。

    谢谢、  

    Sarah

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    您好 Sarah! 您有任何更新吗? 谢谢!

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    您好 Andrei、  

    我已向团队发送数据表通知、我们正在努力纠正此问题。  

    对于您的早期 SCP 跳闸、您认为 C_ISCP 是可能的问题是正确的。 请尝试将电容器增加到 100nF、然后查看这样是否解决了您的问题。  

    35A 与 65A 不是精度问题这是误跳闸。 我看到这通常会随着 C_ISCP 的增加而解决。  

    谢谢、

    Sarah

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    您好、Sarah:

    更改 C_ISCP 不会根据我最近的测试更改 SC 跳闸电平。 它可能会滤除瞬态并在 SC 跳闸之前增加一些延迟、但该限值似乎是一致的、远低于理论值:

    C_ISCP = 100nF

    TOC 约为 10ms 时、C_TMR = 680nF

    R_IWRN = 100k Ω、对于大约 11.90A 的 OC 跳闸限制

    R_ISCP = 2k Ω、对于大约 39A 的 SC 跳闸限制

    在大约 28V 的电源电压下使用 1 欧姆负载电阻器、理论短路电流约为 28A、驱动器应允许 10ms TOC、但实际上我们可以在 400us 内看到它跳闸:

    在相同的条件下、但将 C_ISCP 更改为 10nF 时、我们会看到驱动器跳闸时间为 100us:

    在直接短接至 GND 的情况下开启输出、我们得到:

    在 2 欧姆负载的过流条件下开启输出、我们将使用正确的 10ms TOC 查看正确的 OC 行为:

    OC 跳变限制似乎可以完全正常工作、它只是与理论值无关的 SC 限制。

    你有没有其他想法,为什么这是情况?

    谢谢!

    Andrei

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    您好 Andrei、  

    也许我看到了困惑。  

    IWRN/I_OC 是唯一依赖 CTRM 来确定关断时间的保护。  

    如果是真正的 SCP、则具有~5us 的内置响应。 对于您分享的第一个图像、您说当前是 28A、但这很容易是 OCP 事件而不是 SCP ... 请提供 TMR、FLT_I 和电流的示波器屏幕截图。  

    如果是 OCP、则关断时间仍短于预期。 在这里、我们需要观察是否发生了任何其他导致栅极关断的 FLT。 有时、当两个故障同时发生、导致响应似乎错误时、就会发生这种情况。  

    谢谢、  

    Sarah

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    您好、Sarah:

    我需要道歉,因为我在写上面的答复时犯了一些错误,导致了混乱。

    S.R.:“ IWRN/I_OC 是唯一依靠 CTRM 来确定关闭时间的保护。 “

    A.B.:正确,这也是我的理解,任何高于 OC 阈值但低于 SC 阈值的电流都将启动计时器功能。 根据 CTMR 的值、允许过流在预定义的时间内存在。

    如上所述、理论上 OC 限制为 11.9A、SC 限制为 39A、因此这意味着根据 C_TMR = 680nF 的设计、允许任何高于 11.9A 但低于 39A 的电流存在大约 10ms。 我附加的第一张图显示了 28A 过流事件、其中驱动器在大约 400us 内关闭。 我的假设是、驱动器将其视为短路情况、而不是过流情况。 之所以需要 400us 的响应、是因为 C_ISCP = 100nF(按照您的建议)、并且与 C_TMR 无关。 在使用相同负载但将 C_ISCP 更改为 10nF 的情况下、关断响应缩短为 100us。 如果我移除 28A 负载并简单地将输出短接至 GND、我会使驱动器快速关断<10us、这将与您提到的内置响应相匹配。

    如果将负载电流降低至 14A 左右、该电流仍高于 11.9A、但低于 39A、输出将在 10ms 左右关闭(请参阅最后一个图)。 这是我期望从驱动器得到的正确 OC 响应。

     根据上面的信息和我的第一个评论:

    - 3.6k Ω 的 RISCP — 理论范围为 57A 至 74A、但测试得出的跳闸限制约为 35A
    –1.2k Ω 的 RISCP — 理论范围为 24A 至 31A、但测试结果跳闸限制约为 15A
    - 1.3k Ω 的 RISCP — 理论范围 26A 至 33A 但测试会产生 17A 左右的跳闸限制
    -RISCP 为 1.5kOhm — 理论范围为 28A 至 36A、但测试会产生约 20A 的跳闸限制
    - RISCP 10kOhm - 145A 到 186A 的理论范围,但测试得出一个约 100A 的跳闸限制
    驱动程序的 SC 行为似乎不正确。 它以比预期低得多的电流检测到 SC 事件。
    更改 C_ISCP 将有助于滤除短瞬变、但 SC 检测阈值仍会超出根据数据表或设计计算器 Excel 表计算出的理论限值。
    我还将尝试捕获一些包含 TMR、FLT_I 和 IMON 的图(因为上面的图中已经存在输出电流)。
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    我了解、  

    我同意您所看到的。 需要看到相对于 TMR 和电流的 FLT 信号、才能首先验证器件是否将条件识别为 SCP 或其他条件。  

    谢谢、  

    Sarah

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    您好、Sarah:

    我使用前面所述的相同元件值重新执行了测试:

    Rsns = 1m Ω
    Rset = 100 Ω

    C_ISCP = 100nF

    TOC 约为 10ms 时、C_TMR = 680nF

    R_IWRN = 100k Ω、对于大约 11.90A 的 OC 跳闸限制

    当 SC 跳闸限制在 39A 左右(考虑 I (ISCP)、Rsns 和 Riscp 容差、范围为 35A 至 45A) 时、R_ISCP = 2k Ω

    在下图中、我们可以看到驱动器在输出端连接 1 Ω 负载 (28A @28V) 时的导通行为:

    在开启后约 300us 时关闭输出、同时使 FLT_I 和 PD 变为低电平。

    C_TMR 仅在此事件后开始充电:

    上图指示即使输出电流低于理论阈值 28A < 35A...45A、也检测到短路故障。

    如果在大约 17.5A @28V 的负载电流下使用 1.6 Ω 负载、我可以看到检测 OC 时的正确行为:

    在达到大约 1.1V ( V (TMR_FLT) 阈值)后、C_TMR 开始充电并将 FLT_I 拉至低电平、仅在达到大约 1.2V 后、PD 才会拉至低电平。

    让我知道你的想法!

    谢谢!

    Andrei

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    您好 Andrei、  

    我今天使用 TPS1211 EVM 对此进行了测试。 我使用了不同型号的 TPS48110 器件、但会具有类似的 SCP/OCP 架构。  

    我使用 25A 的 SCP 限制和 OCP 5A 确认了预期行为。  

    我使用实际电阻器在 Vin = 15V 时施加 25A 电流。

    我仍然没有解释你的情况。 我的第一个想法实际上是您的工作电流高于 OCP。 Im 将在内部检查 OCP 是否有某种压摆率要求。 很遗憾、我们的系统工程师将在下周前为您提供帮助。  

    请在平均时间确认:

    1. 正常 BST-SRC
    2. 禁用 OCP 并确认器件在 SCP 之前不会关断。 在上面的示例中、将 SCP 设置为 39A、使用 28A 负载并确保器件稳定运行。 这将有助于我们确认 OCP 正在干扰并且 SCP 限制设置正确。  

    对于 EMI、我想建议 为与 CS1+ 和 CS1-引脚串联的铁氧体磁珠预留占位符。 这些铁氧体磁珠有助于限制高频噪声、并提高内部 IMON 放大器的辐射抗扰度。 推荐的铁氧体磁珠:MMZ1608D121CTAH0。

    您还可以考虑在检测引脚上为 X 和 Y 电容器添加占位符。  

    TPS1211 SCP 比较器的失调电压为 9.36mV、来自 600 x 15.6uA。 600 因子不需要单位。 1211 公式也可以写为 RISCP(欧姆)=(ISC x RSNS–9.3mV)/15.6u。

    请记住、我们正在更正此公式以反映–464 而不是–600。  

    谢谢、  

    Sarah