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[参考译文] TPSM843620:TPSM843620 的待机电流和温度过高

Guru**** 2837190 points

Other Parts Discussed in Thread: TPSM843620

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/1631068/tpsm843620-standby-current-and-temperature-of-tpsm843620-is-too-high

器件型号: TPSM843620

尊敬的专家:

我们将 TPSM843620 用作工业应用的 12V 至 3.3V 和 5.0V 降压转换器。

我们在原理图和 PCB 上进行了非常标准的设计、 在 3.3V 和 5.0V 输出下的空载电流(只有几个 10mA) 太)太高、转换器表面和输出电容器上的表面温度也很高 (60-80°C)。

我们也很遗憾地看到所有其他器件都存在这个问题。

我附上转换器的原理图和 PCB 设计、请帮助我们找出导致问题的原因。 PCB 有 4 层(红色表示顶部,深蓝色表示底部,小蓝色表示第三个接地层)。 请注意、我为您推荐的信号创建了一个小的接地岛。 这个小岛在一个点连接到大平面。

提前感谢、

Andras Magyar image.png

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    您好 Andras、

    我们将很快对此作出反应

    此致

    Nikhil  

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    Andras,

    感谢您发送原理图和布局。

    几个问题:

    -如果您尝试在零件上拉满负载(假设 6A ),会发生什么情况?

    -当设备和 Cin 在空载时加热时,您所拉动的总功率是多少? 如果器件在空载的情况下快速升温、似乎会发生短路。

    -当部件打开时 PG 是否变为高电平?

    -这是你的 AGND 平面吗?

    看起来您仅在一个位置正确地将其连接到 PGND、但您的 MODE 和 FB 网络实际上并未连接到安静的接地、它们连接到 PGND、最终连接到 PGND。 我们建议将这三个引脚 (MODE、FB 和 FSEL) 全部连接到一个安静接地端、然后该引脚在一个位置连接到 PGND。

    这很重要的原因是因为 PGND 是 Vout 的返回点、所以 PGND 上会产生很多噪声、如果它进入器件的内部电路、会导致很多问题。

    如果可能、请查看启动时发生的情况的示波器图、包括 FB 引脚、EN、IOUT、VOUT、VIN、这将很有用。 我不知道为什么,但我不知道为什么。“ 最好知道器件是否仍然正常调节、PG 是否上升、是否拉动了大输入电流等

    谢谢!

    Carson

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    此外、

    除此之外、我还可以从数据表中查看:

    对于 2pF 斜坡、您可能需要将 Fsw 调整到 1500kHz (3.3V)。 当前 LC 频率应约为 20kHz、因此可能需要更高的 Fsw 才能运行。

    对于 5V、我建议使用 MODE 引脚设置 4pF 斜坡、并将 FSW 增加到 2200kHz。

    Carson

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    您好、

    PG 正常、它是在输出电压下。

    这是我相当不错的接地端、具有适当的信号接地、需要模拟接地、并检查是否在单个增量点连接到 PGND:



    这是空载时的输出波形、遗憾的是、使用这些所选电阻器时、输出电压为 4.66V (Rt=90.9k、Rb=10k)、频率 1/1us = 1MHz 看起来不错。

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    Andras,

    电阻器的电压应该会略高于 5V。 您的输入拉取多大的电流?

    此外、由于要在底层连接 FSEL、然后将其重新路由到 AGND、因此从技术上讲需要使用多条 AGND 布线。 你可能可以摆脱它,但不推荐. 无论如何、我认为这不会导致您的问题。

    我觉得器件无法根据您的 FSW 配置进行正确调节。 您能否通过调整 FSEL 电阻将开关频率提升至 1.5MHz 或 2.2MHz? 我有一种感觉、可能会解决您的问题。

    Carson

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    您好、Carson、

    我尝试在 FSEL 上使用 5k Ω 电阻器、即 2.2MHz、现在位置更好:在从 12V 汲取电流以前为 70mA、现在为 43mA、温度也更低(空载 IC 顶部约为 54°C、输出电容为 33°C)。 输出电压现在为 5.014V。 我的负载高达 3.5A、IC 顶部约为 95°C、输出电容为 54°C。
    我觉得这是不正常的、但现在情况更好了。 IC 中似乎有一些噪声。
    至于 FSEL 布线、我尽量将其路由至模拟地、此外我认为我的设计和您的设计之间没有太大差异、数据表外观如下:

    应该做


    基本上我创建了相同的设计、也许我的模拟平面要小一些。
    我还检查了 FSEL 的布局、其中我看到的布线比我现有的更长:


    首先、它进入 IC 的另一侧、然后在中间层上进入测试点、然后进入接头  
    其中它找到其默认 12k 电阻器及其模拟接地。 这看起来很显眼、因此我不明白为什么我的设计仍然不理想。

    您是否有其他想法如何改善这种情况?

    谢谢、
    安德拉斯

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    更新:

    我还将 MODE 电阻器更改为 8、4k、我知道该电阻器应该为 9、09k、使 Cramp=4pF、但我现在没有电阻器。
    现在看起来输出电压也在高输出电流下保持稳定、此时 1pF 输出电压快速下降。

    现在我在 Vout=5.0V 和 35mA 且 Vout=3.3V 时没有负载输入电流 43mA。 输出电流限值来计算

    热限制在 3A 左右。  

    我还尝试了在 FTB 电阻上使用 100pF 的电容、并在输出端添加了更多的电容 (+40-50uF)、但并没有改变。

    您是否有任何想法、哪些方面仍可以改善这种情况?

    谢谢、
    安德拉斯

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    Andras,  

    您可能会受到散热限制、但我尚不能确定空载输入电流是个问题。 我将在 EVM 上尝试配置并查看空载输入电流。

    Carson

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    您好、Carson、

    老实说,我仍然有疑问这个部分如何可以故障这样一个荒野的方式。  
    与 EVM 相比、我能看到的唯一问题是 EVM 具有比我的 AGND 平面更大。
    但这样一来、我就不能相信这会导致如此巨大的待机电流和温升。

    我的结论也可能是、此零件在模块级别出现了某种程度的故障。 我设计了很多
    降压转换器距离 TI 很远、到目前为止我还没有遇到过这样的情况。 请不要误会我的意思
    我对 TI 非常信任并承认您拥有丰富的专业知识、但到目前为止我无法得出任何其他结论。

    你认为值得尝试 8A 替代产品吗? 也许有一些电流为 8A 时可以在我的设计中正常工作的东西?
    https://www.ti.com/product/TPSM843820


    我正在等待您的回复和 EVM 测试!

    谢谢、
    安德拉斯

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    Andras,

    我认为您的 FSYNC 连接不是导致该问题的原因。 但是、如果您注意到由 器件中额外噪声导致的任何其他行为、这可能是因为您有多个 AGND 平面。 从“FYSNC 接地“(应该直接连接到 AGND)返回到常规 AGND 布线的底层上的小 GND 焊盘提供了更多将噪声耦合到 AGND 的机会。 最好直接采用 FSYNC 布线并将其直接连接到 AGND、因为与完整的 GND 焊盘相比、布线用于耦合噪声的空间更小。

    但无论如何、我认为这不是您的问题。

    我拿起一个 EVM 并运行 2.2MHz、12Vin、5Vout、4pF 斜坡、并获得@ 0 45mA 负载的输入电流。 所以,关于你得到了什么。

    然后、我使器件在@ 5Vout、6A 的条件下运行 10 分钟以上。 它在 84 至 85 摄氏度时达到峰值。 它拉高输入电流 2.8A。

    这使我认为您电路板上的问题不是噪声耦合问题、而是散热问题。

    我在您的电路板上看不到一件事:您是否有很多过孔从下面的顶层进入 L3 接地? 这将对散热产生很大影响。 或者、您的器件底部大接地板的焊接连接是否不佳? 我认为器件在冷却时会出现问题。

    Carson

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    尊敬的 Carson:

    是的、我确实有更少的过孔、但您认为在空载条件下具有 45mA 负载是正常的吗? 我认为对于降压转换器来说太高了

    您同意吗? 根据数据表、非开关电源电流约为 1mA:


    我还看到、低电流下的效率非常差:


    因此、这与待机时消耗的电流不一致。 也许我们应该有更多正确的过孔、但仍然想知道 IC 的表面温度是 50°C 至 50°C 是如何变化的、因为在此状态下基本上不会消耗太多电流(本例中为 3.3V 输出)。 在无负载的情况下、顶部的温度是多少?

    设备是否有故障、或者我们现在是否应该放心使用? 您认为 8A 引脚对引脚替代产品是什么?


    谢谢、
    安德拉斯

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    我认为在 0 负载下消耗 45mA 并不常见、您将其与 非开关 电源电流进行比较。 当输出电压为 3.3Vout @ 0A 时、器件仍在开关。 是的、我同意对于此类不进入不连续导通或脉冲跳跃模式的器件、0 负载时的效率将很低。

    到目前为止、由于低斜坡设置/低 Fsw、我认为您已经解决了器件无法正确调节 5Vout 和 3.3Vout 的初始问题。 我也不认为该器件在效率或电流消耗方面出现故障。 负载为 3.5A 时的输入电流消耗是多少? 您的效率是多少?  

    我没有检查我的温度@ 0 负载、我会查看是否有时间。

    假设您的效率看起来不错、我唯一能想到的是冷却问题。 电子产品   

    A) 您的环境温度很高

    b) 您的底部焊接连接不良

    c) 您的电路板没有足够的过孔或不够厚

    或者这三者的某种组合。 到目前为止、我不确定器件发生故障而导致这些高温。

    8A 器件不会解决您的问题、因为电感器更小。 由于存在电感器纹波电流、因此很难为任何大于 1.8Vout 的电压供电。 您 可能会很难将负载拉至@ 3.3Vout 或 5Vout。

    Carson