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[参考译文] TPS2121:电源多路复用器压降问题

Guru**** 2815295 points

Other Parts Discussed in Thread: TPS2121

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/1596197/tps2121-power-multiplexer-voltage-drop-issue

零件号: TPS2121

您好、

我们希望在两个信号源之间进行多路复用。

Vin1 16.8V 标称值至 10V(电池)

Vin2 12V(直流插孔)

当从 16.8V 切换到 12V 或相反方向时、我们的压降为 3V 或更低。  

我们怀疑存在问题、因为 Vout>Vin SO 切换缓慢。

您能查看我们的原理图是否有问题吗?  

此致、

image.png

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    您好、

    感谢您的联系。  

    3V 压降的根本原因

    TPS212x 数据表在 第 9.3.7 节中 通过以下公式说明了切换期间的压降:

    V_DIP =(I_OUT×t_SW)/C_OUT

    在仅 100pF 输出电容的情况下、即使是很小的负载电流也会在切换期间导致大幅压降。

    建议:最小 100µF 至 470µF

    计算:对于 1A 负载和 5µs 切换:V_DIP =(1A× 5µs)/ 100µF = 50mV。

    谢谢、

    Hemanth.

     

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    嗨、Hemanth、  

    感谢您的快速响应。



    抱歉、原理图未显示输出电容器。  

    PWR_MUXed 节点上至少有 230uF 的电容、以及我们的 5V、3V3 和 1V8 稳压器的下游额外有 280uF 的电容。

    V_DIP =(700mA x 5us)/ 280uF = 12.5mV

    即使我们考虑增加的下游电容:

    V_DIP =(700mA x 5us)/ 510uF = 6.86mV

    从 Vin1 变为 Vin2 时会出现>9V 的骤降、反之亦然。  

    此致、

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    可以看到的任何高频噪声  

    Vin1 16.8V 至 Vin2 12.0V — 电流消耗在恢复之前停止 1.2ms、并且 Vin=Vout、因此可能会在没有 RCB 时钟的情况下进行切换。

    Vin2 12V 至 Vin1 16.8V — 电流消耗在恢复之前停止 1.3ms。

    这远高于广告宣传的 5us。  



    我们可以承受 6V 的压降、但不能承受 9V 的压降。  


    此致、  

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    SS 引脚的电容是 100pf ,是否足以限制浪涌电流? 因为 100pf 的浪涌电流会很大、还可能导致 TSD。

    您可以尝试下面建议的上限来限制浪涌电流并更新结果。

    建议使用:

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    尊敬的 Bandaru:  

    遗憾的是、SS 电容器的变化没有任何影响。  

    我们尝试了 100pF、470nF 和 10uF 的极端情况、这对我们在开关之前看到的停机时间没有影响。  

    在上一轮测试中、器件似乎会触发 OCP、然后保持关断 30ms 以上、然后重试、如下所示。




     

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    尊敬的 Llyr Roberts:

    我会尽快回复您。

    谢谢、

    Hemanth

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    尊敬的 Llyr:

    放置在主 PR1 上的 100pf 电容器可能是出现此问题的原因、假设 VN1 变为低电平时 PR1 变为低电平、但由于 PR1 处的 RC 延迟、切换不会在预期阈值发生、它将发生得远低于预期阈值、并且 VIN 遵循 VOUT、直到 CP2>PR1。  

    希望您理解这个问题。

    谢谢、

    Hemanth.

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    嗨、 Hemanth、  

    抱歉 — C6 未安装 — 我们有相同的想法,因此我们将其删除。  

    此致、  

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    尊敬的 Llyr:

    很抱歉继续提问、

    您发送给我的波形显示有 C6 或没有 C6、没有 C6 时是否正常工作?

    谢谢、

    Hemanth

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    尊敬的 Bandaru:  

    所有无 C6 的波形。  

    非常感谢、  

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    尊敬的 Roberts:

    您在 CP2 (pF) 上放置了一个 100 VREF 电容器。 问题在于、当 VN1 快速斜升速率下降时、二极管电流也以相同的速率降低。 此时、CP2 处的电容器的行为类似于低阻抗路径、会导致 CP2 电压保持低于 PR1。 因此、VN1 非常接近 VOUT、这可能是导致大幅下降的原因。

    谢谢、

    Hemanth

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    嗨、 Hemanth、

    我们希望在“10.4 自动无缝切换优先级 (XREF) 模式“中使用 IC。

    因此、当 CP2 采用固定的 3.3V 基准时、100pF CP2 电容器不应该对电路产生任何实际影响?



    与数据表中的示例相比、唯一细微的差异是输出电压和阈值。  

    而不是 Vin1 = 12V Vth = 11.73V 且 Vin2 = 12V

    Vin1 = 16.8V Vth = 10V 且 Vin2 = 12V

    我刚才在本示例中看到了 1M Ω 迟滞电阻器 — 数据表中没有对此进行介绍-我们能否详细了解此示例中的额外电阻器?  

    此致、  

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    只要 CP2≥VREF(≈1.06V)、就会启用快速切换。 (固定为 3.3V)

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    尊敬的 Roberts:

    当 VIN1 以快速斜坡速率变为低电平时、PWR_Muxed (VOUT) 变为低电平、因为在 PWR_Muxed (VOUT) 上运行的二极管(电压基准)会发生变化、因为这是一个瞬态现象、CP2 上的电容器充当低阻抗路径。  

    现在瞬态时 CP2 处的总阻抗是齐纳的动态阻抗//(1/(2)*pi*f*100pf )。这将非常小、瞬态期间 CP2 处的电压将以 mV 为单位(如果连接了 100pf)。 (下图显示了齐纳动态阻抗的典型值)

    现在的情况是、器件在瞬态期间不会处于 XREF 模式、因为 CP2 < VREF、器件将处于 VREF 模式、且 VOUT 跟随 VIN1。这就是存在较大骤降的原因。

    一旦 VIN1 稳定到某个较低的电压、则基准 (3P3) 将再次出现、即 CP2>VREF 和 CP2>PR1、则器件将处于 XREF 模式、现在 VOUT 将跟随 VIN2。

    这是有道理的吗?

    关于 Thar 1Mohm hys、我会回复您、但用例您可以使用外部上拉电压 5.5V 或 3.3V 连接典型值为 10k(范围为 6k 至 20k)的上拉电阻。

    很抱歉给您带来不便和混乱。

    谢谢、

    Hemanth.

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    尊敬的 Roberts:

    对不起,我的分析是完全错误的这里,我会回来给你适当的分析。

    谢谢、

    Hemanth.

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    尊敬的 Roberts:

    您能给我发送以下波形:PR1、CP2、VOUT、ST。在切换期间、进行调试会非常有用。

    谢谢、

    Hemanth.

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    尊敬的 Bandaru:

    以下是 发生良好和不良事件期间 PR1、CP2、SS 和 VOUT 的波形。  

    我不包括 ST、因为在我们当前的硬件中、它连接到 GND。  



    同时、我将根据数据表示例修改硬件、以包括 1M 从 ST 到 PR1。  

    此致、  

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    尊敬的 Roberts:

    1) 似乎在坏的情况下 CP2 是下垂,但它是下垂多低? 此外、您会将 VIN1 降至这两种情况下的电压多少? 是否采用斜坡速率 200MHz?

    2) 你是什么意思的好&坏的事件,但你之前说没有好的事件发生?

    谢谢、

    Hemanth.

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    尊敬的 Roberts:

    结果如何、您是否发现 Vout 下降的原因?  如果没有、我会帮助您进行调试。

    1) 您能给我发送不良事件中的 OV1、OV2 波形吗?

    2) 您是否正在进行任何热插拔事件、或者您只会缓慢升高 VIN。

    谢谢、

    Hemanth.

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    嗨、Hemanth、

    我最初认为 CP2 的电压骤降是导致该问题的原因、但即使我们在该节点上放置了 10 µF 电容器并通过外部电源为其供电、我们仍然会看到相同的问题。

    我们现在已经确定了根本原因。

    在这个 TPS2121 之前、我们还有一个 TPS2121 在两个电池之间进行多路复用。 两个器件的电流限制之间的相互作用似乎是大多数问题的主要原因。

    我们可以看到一个初始上行电流限制事件、然后是第二个电流限制事件、这会导致输出电压崩溃。

    移除额外的内联 TPS2121 后、性能显著提高、现在我们看到的切换速度接近理想。

    感谢您的所有帮助、我想我们可以解决当前问题。




    与上游 TPS2121 的过流保护及后续电压崩溃交互。





    正确的性能 — 最低电压骤降 9.36V。

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    尊敬的 Roberts:

    很高兴听到问题得到解决、如果您有任何其他问题、请随时联系我们。

    谢谢、

    Hemanth