[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

尊敬的 Mike：  

对延迟的回复表示歉意。  

我主要担心的是 12V/升压输入下 VPWR 信号的非线性上升。 我认为这个问题可能  与上电顺序略有不同、并且与信号质量有关。 我已经在内部对此进行了检查、看起来我们确实有一个针对 VPWR 的 12V/升压输入的参考设计。 我正在等待访问我们的参考 设计存档、并将 尽快通过电子邮件共享。 希望这将为使 VPWR 上升到更高线性度提供一个起点、就像在使用 57V PSU 的实现方案中所示。  

根据我们之前看到的客户案例、上电序列可能对 PSE 的功能产生重大问题。 虽然您观察到的问题不一定与序列有关、但我相信 VPWR 上升中的步骤可能会导致该信号被读取为无效、即使其他信号被保持低电平、直到 VPWR 达到 UVLO。 此外、在您上次回复中链接的 E2E 主题中、客户似乎正在阅读与您正在阅读的固件版本相同的固件、这个问题也与他们的电源输入有关。  

您能否查看导致信号中出现该步骤的原因？ 同时、我将尝试查找参考设计、并找出它与您的原理图之间的任何主要差异。  

此致、

Anagha

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