[参考译文] TPS23861：多个器件故障

尊敬的 Mike：  

感谢您联系我们。 我有几个后续问题：  

1.故障期间的端口电压是多少? 也想知道端口是完全关闭还是处于空闲状态。  

2.您是否可以在开机时提供至少一个端口的电流波形?

3.您是否已验证系统的 PD 端没有出现故障？

此外、我还可以查看您的电路板的原理图。

谢谢、

Anagha

我们不知道、因为这些都是客户现场的故障。 不同站点的所有故障、但配置相似。 我们的产品配置为一个 8 端口单元、使用 2 个采用相同设计的堆叠电路板、每个电路板带有一个 TPS23861。 对于遇到大多数问题的客户、他们在每个设备上使用 2 个端口、这些端口将处于始终开启状态。 如前所述、我们认为其中大多数都是太阳能/电池供电的、因此在电池电量耗尽时可能会进行一些下电上电、尽管我们自己的测试没有表明这是一个问题。

由于这些都是单独的故障、因此 PD 都正常、这已经通过更换我们的产品得到了验证。 我们还更换了多个电路板上的 PSE 设备、这也修复了系统。

我目前没有任何故障的单位来获得波形,但由于这些问题,我们得到频繁的回报,那么我认为它不会很长的时间,我可以提供这些。

我附上了主板和 ADB 板的 PDF（通过 12V 输入提供 50V）

尊敬的 Mike：

感谢您的背景。 如前所述、电池电量耗尽时进行下电上电不应该是问题。  

客户通常在什么工作模式下使用该器件？  

对于仅使用 2 个端口的客户、由于端口始终处于打开状态、他们是否能够通过 I2C 正确读取所有寄存器？ 如果 I2C 读取正常、它们是否能够提供寄存器转储？ 具体来说、寄存器 0x12、0x14、0x41 和 0x43。  

我将查看原理图并尽快答复您。  

此致、

Anagha

尊敬的 Mike：

我只是想跟进原理图上的一些注释。 设计中使用的端口 FET 的 Vgs (th) 最小为 1.6V。 TI 通常建议使用阈值电压最小为至少 2V 的 FET。 这可以防止泄漏并减少栅极振荡。 之前的客户在使用具有较低阈值电压的 FET 时、在设计中遇到了问题。 原理图上的其他一切看起来都很好。  

此致、

Anagha

对于此特定产品、客户无法访问 I2C 以执行任何诊断、它实际上是一种非托管交换机设计。 当我们下一次收到故障单元时、我将检查这些寄存器、根据之前的经验、我们应该能够读取这些寄存器正常、我们没有从获取有效数据的寄存器是与设备模拟部分相关的寄存器。

尊敬的 Mike：

好的、我会在您获得 任何故障器件的寄存器读数和/或波形后重新检查。 请告知我、在此期间是否还有其他问题。  

谢谢、

Anagha

您好、

我这里的器件似乎有相同的问题。 为了访问 I2C、我必须擦除通常配置器件的微控制器、 然后必须手动设置寄存器。

设置 0x12 = 0xff

设置 0x14 = 0xff — 在工作板上，这足以启用 PoE 输出。

读取 0x41 = 0x00（请注意，在其他电路板上，我确保该值为 0x02）

读取 0x43 = 0xE2。

大多数其他寄存器仅给出 0x00 以外的值

0x41 = 0x17

0x00 = 0x80

0x01 = 0x80

0x0A = 0x30

0x0B = 0x30

0x11 = 0x20

0x12 = 0xff

0x14 = 0xff

0x17 = 0x80

这是使用 55V 电源并将 PD 连接到其中一个端口 — 所有端口的行为都相同。

尊敬的 Mike：  

感谢您的反馈。  

您正好位于 0x41 附近、该寄存器的预期值为 0x01 或 0x02。 澄清一下、您是否也读取 0x41 的 0x17？ PSE 芯片上加载了什么固件？ 该固件是否属于 TI？

不确定 0xE2 是否是寄存器 0x43 的预期结果。 让我看看我是否可以在我们的最后重新出现这个问题 关于这款星期五 10/17、我将回复您。  

此致、

Anagha

您好、

在这些寄存器（同一块板）上重复寄存器读取

0x41 = 0x00

0x42 = 0x17

0x43 = 0xE2。

请注意、我没有这种特定主板的历史记录、它只是一个 RMA、我们有这个 RMA、似乎显示了相同的问题、但可能已经经历了一些以前的调试/修复阶段、我也不知道这是否来自我们遇到的问题最多的客户/安装。

关于固件、我们不加载任何固件（甚至不确定此器件是否可以加载）、我们使用出厂时的设备。

尊敬的 Mike：  

目前、我还无法在最后再重新提出这个问题 您是否能够在上电时提供此电路板的端口电压？ 此外、您还能否提供加电时芯片的 VDD、VPWR 和/RESET 引脚的波形？ 我想检查这三个引脚的时序。  

该器件以什么模式运行？

此致、

Anagha

您好、

展示几条上电电压布线。 黄色为 Vpwr、绿色为 Vdd、蓝色为复位（即来自 Vdd 的简单 RC）。 PROT 上的电压跟随 Vpwr 迹线。

尊敬的 Mike：  

可能需要增加复位引脚的 RC 延迟。 如以下数据表的屏幕截图所示、复位引脚必须保持在 0.9V 以下、直到 VPWR 达到 其 UVLO 为止。 您能尝试一下、让我知道您看到了什么吗？

谢谢、

Anagha

嗨、复位来自 Vdd 线路上的 RC、Vdd 来自 Vpwr。 Vdd 的 UVLO 约为 35V、因此在 Vpwr 超过该电平之前始终不会存在、因此复位将在所需 Vpwr 电平之后远低于 0.9V。 示波器跟踪显示了这一点、但我还是附上了一个较近的视图。 黄色为 Vpwr、绿色为 Vdd、蓝色为复位。

尊敬的 Mike：  

好的、感谢您的紧密捕获。  

系统中是否使用了外部主机、例如 MSP430？

谢谢、

Anagha

有一个 MSP430 负责 PSE 器件的初始化。 在运行期间、它负责检查每个端口的 POE 检测并有效地设置 LED 的电源开/关状态。 它仅控制 I2C 线路、与复位无关。 现在、在调试状态下、MSP430 会被擦除、以便我可以控制 I2C 线路来读取寄存器。

有一个 MSP430 负责 PSE 器件的初始化。 在运行期间、它负责检查每个端口的 POE 检测并有效地设置 LED 的电源开/关状态。 它仅控制 I2C 线路、与复位无关。 现在、在调试状态下、MSP430 会被擦除、以便我可以控制 I2C 线路来读取寄存器。

尊敬的 Mike：  

得到了、假设预期运行模式应该是自动模式。  

澄清一下、VDD 的 UVLO 是否设置为 30V？ 还是 VPWR 为 UVLO？  

谢谢、

Anagha

您好、

它是半自动的。 我需要通过固件检查是否精确运行、但我们控制 PoE 的运行、主要是为了我们可以在最初错开电源、因为我们有时的功率预算有限、所以我们也可以控制 PoE 指示灯 LED。

关于 UVLO、我们有 2 种使用不同输入工作电源的产品实现方案。 通过外部 PSU 提供 57V 的电源。 这将为 Vpwr 供电、还为具有 30/35V UVLO 的 Vdd 稳压器供电。 我们没有看到这种格式的很多失败。

另一种型号通过升压稳压器接受 12V 至 40V 输入、其 UVLO 电压约为 10V。 该稳压器提供 55V 的 Vpwr、然后用于为 Vdd 稳压器提供 30/35V 的 UVLO 供电。 这是我们看到主要问题的地方。

两种实现均为相同的 PCB 设计、带有子板、可为低压实现提供升压能力。

尊敬的 Mike：  

我懂了。 在您之前分享的屏幕截图中：  

这些是由相同或两个不同的实施变体产生的吗？

此外、这些 PCB 设计是否基于 TI 的任何参考设计？  我们的 EVM 使用与第一种类似的方案、其中外部 PSU 为 VPWR 和降压转换器供电、VDD 取自。 我担心的一个问题是左侧的 VPWR 波形 — VPWR 应该会持续增加、直到达到 UVLO、这与右侧示波器捕获中的情况类似。  

此致、

Anagha  

您好、

这些视图来自同一个系统、基本设计取自 EVM、但是、由于我们需要低压输入版本、我们还在进行 12->55V 升压的“移动“产品版本中提供了升压稳压器模块。

这种情况下使用 TPS40210 升压稳压器、其输入范围为 10V 至 40V、从而提供 55V 输出。 您在此处显示的初始示波器图像显示了 12V 输入的初始导通、以及采用升压稳压器架构时、在启动延迟和正确功率斜升之前、该 12V 有效地直接馈送到稳压器输出。 鉴于该初始级别低于 TPS23861 的任何 UVLO 类型要求、那么我预计它不会产生太大的影响吗？

尊敬的 Mike：  

您是否能够提供两种加电实现方案的比较波形？ 只是想并排比较它们的外观、因为其他硬件是相同的、这就是主要差异。  

谢谢、

Anagha

使用提供 57V 直流输入的外部交流适配器连接的布线。 与之前相同的信号/颜色以及相同的时基选项。

尊敬的 Mike：  

很抱歉、由于我在办公室之外、回复延迟至 12/1。  

这些波形就是 VPWR 和 VDD 中的典型上升情况、直到相应的 UVLO 看起来类似于。 我建议 始终使用 VPWR 的直接 57VDC 输入、而不是升压稳压器来使用您的设计。  

使用此实现方案时发现问题的频率如何？  

谢谢、

Anagha

这不是可能的解决方案、因为我们预计为该特定实施方案使用 12V 电源、因此需要一个升压稳压器来生成 Vpwr 电压。

我们没有（或者至少没有很常见）直接 57V 电源出现问题、但这是 110/240V 的电源驱动输入。

12V/升压解决方案的潜在问题是什么？ 据我所见、在 Vwpr 超过 UVLO 且 Vpwr 始终领导 Vdd 后、我们没有任何错误。

您好、

您能否阐明复位、Vdd 和 Vpwr 之间的关系？ 在应用手册 SLVA723 中、它简单地说明了在 Vpwr 和 Vdd 达到 UVLO 之前将复位保持在低电平的良好工程实践、但是此主题及其他内容中的注释意味着这可能比这更灾难性。 此外、数据表的第 9.1 节强调了 Vdd 的稳定性、而不必指明其影响。 即、如果 Vdd 确实降至 UVLO 以下、那么它是否只是导致内部复位、或者是否有可能造成更严重的损坏。 我在我们的示波器布线中没有看到任何迹象表明这 3 个信号之间存在任何问题、但我们很明显有问题。 我们刚刚收到另外 4 个客户站点故障的消息、因此确实需要了解原因。

也注意到这在论坛上,这听起来像相同的问题,或至少相同的失败发生.  Linux/TPS23861：TPS23861 的特定批次具有较高的故障率？ -电源管理论坛 — 电源管理- TI E2E 支持论坛

阶跃电压是标准升压稳压器的固有特性。 在本例中为 TI TPS40210。 当存在输入电源时、输出实际上将是 Vin-ADB、其中 Vf 是二极管正向压降（在我们的本例中，Vf 板上为 D1）。 根据稳压器的启动时间、此值将存在一段时间、直到稳压器开始斜升。 对于 12V 的情况、我无法想象这会产生任何影响、因为它低于 Vpwr 的 UVLO 和 Vdd 稳压器的 UVLO。 在输入电压更高的情况下使用时、可能更令人担忧、即我们在此实现中支持高达 40V 的输入、但在这种情况下、电压在稳压器启动之前单调上升至 40V。

鉴于只有少量安装会发现问题、我会说该问题比我们看到的 12V 平台更微妙、因为这在许多不同的客户配置中是常见的。  

我设置了一个测试、12V 电源在短时间内打开/关闭，随机周期尝试并模拟某些电源不稳定性 — 这种随机性小于 100ms 切换、这根本没有出现任何问题。

尊敬的 Mike：  

我懂了。 让我在内部检查一下、并尽快回复您。  

谢谢。

Anagha