[参考译文] TPS54JA20：降压转换器在施加负载时会自行短路

你好，M，

感谢您分享详细信息。 我确实有一些跟进问题，以确保我们正确理解：

1. 您对降压转换器的应用要求是什么？ 15Vin，5Vout，Iout？

2. 我真的不理解你刚才提到的这句话。 您是否表示它们已降至0伏？

   [引用 userid="4646555" url="~ë/support/power 管理-group/power 管理/f/power 管理-forume/1067369/tps54ja20-buck-converter-short-nexce-here-本身-加载时]PPHV 线路，GND 和5V 内部短接
3. TPS54JA20的外部电源使其无论负载如何都能正常工作，问题是输出电压读数过低，对吗？ 以下是一些猜测：
   
   1. 检查 TPS25750D 是否电流受限；设备是否在所有负载条件下为转换器提供了足够的电流？
   2. 检查电源设备的电流是否受限。
   3. 您在哪里进行探测以读取输出电压值？ TP8？

感谢您的澄清！

此致，
亚历杭德罗

亲爱的亚历杭德罗：

1.我的要求是15V 输入，5V 输出，典型的 Iout 4A，MAX Iout = 8A

2.实际上，我的担心是，当从芯片中吸入更多电流(例如，超过 LED 亮起/或另一个耗用<.2A 的散热器)时，芯片本身就会发生故障。 之后，所用电源检测到 GND 和 PPHV (VIN)之间短路。 随后，当从 PCB 拆卸芯片并测量电极片是否短路时，所有接地，PPHV 和5V 电极/线路都有0欧姆(短路)。

3.假设是错误的，正如我在2中所解释的那样，但 a)是一个很好的起点，我尚未测试。 我将以15V 4A (60W)加载该电源以测试您的假设。 对于 b)我非常确信它不受电流限制(这是一款100W USB-C 额定充电器，我可以与不同的设备一起使用-有些设备在20V/5A 时消耗的电流甚至超过60W)。 关于 c)，是的，我尝试了 TP8，但也尝试了相同5V 线路上电容器的电感器/输入输出。

非常感谢您的参与和考虑！

此致，

M.

你好，M，

亚历杭德罗将检查并在下周初回复您。

你好，M，

超过~200mA 后，TPS54JA20不再正常工作？ 那么，是否需要更换新的 TPS？ 我是否正确理解了这一点？

第3次讨论了测试的任何更新？

请提供以下波形以供进一步输入吗？

• 在空载和某些负载下使用输入电压，输出电压，开关节点，IOUT 捕获波形(您开始注意到漏电，~150mA)
• 在对原理图进行进一步审查后，我注意到 RMODE 上的电阻值低于推荐的30.1kΩ Ω。 可以用30.1kΩ 替换 RMODE 以设置800kHz FSW。 此外，我们还可以增加3倍的 cout，使其达到47uF。 使用更新的切换频率和输出电容采集波形。

谢谢，
亚历杭德罗

亲爱的亚历杭德罗：

您的意见得到了很好的接受。 非常感谢。  

我们将运行上述所有测试并返回此处并显示结果。 这需要一些时间，因为我们意识到需要为此提供更多的设备。 马上回来。

此致，

m

M，已理解。 我们将在这里提供进一步的帮助。

此致，
亚历杭德罗

亲爱的亚历杭德罗：

我还想说一些结果。

首先，我们现在有了一个可编程负载，我们用它来测试 USB-C PD 芯片。 我们首先测试了 USB-C PD 芯片。 使用 TPS25750应用定制工具，我将芯片配置为输出15V -此电压的最大功率似乎为45W。

我们对芯片过载，并以大约51W 的功率触发过电流保护。 因此，我们能够根据应用设计绘制3A。 但是，电压受到了一些影响，降至14.3V。 这是意料之中的吗？

以下是证明：

上面的芯片有很多故障排除，我们很高兴知道它现在可以正常工作。

转至本主题的降压转换器：

我用30.1k 欧姆替换了 RMEDE，尽管数据表显示您可以使用+/- 10%。
我根据要求增加了2个47uF 电容器。

这是我现在的测试设置：

我们使用了相同的负载，但这次是5V，并运行了您对不同电流负载所需的所有测试。 我拍了一张负载屏幕的照片，其中显示了负载的功率，电流和测量电压。 这是一个了解数字和理解行为的问题。 按照此顺序，我将连接来自示波器的捕获：5V (黄色)，SW (蓝色)，15V (红色)

无负载：

低负载(.4A)：  

在我确信它可以超过.4A (并假定200mA 会打破它)后，我真的开始推它。

7A.

1A：

1.5A：

2A：

3A：

当我试图跳到4A 时，降压大约是3.7-3.8A。  与之前一样，故障后接地，开关和 VIN (PPHV)短路(芯片内部0欧姆)。

我的观察是，随着吸电流的增加，所有3个探头的噪音都会增加。 最显著的变化是5V 线路，电压也显著下降(3A 时为4.6V)。 不确定它是否应该像 LiPO 电池一样工作  

这些是我的结果。 请告诉我您的想法。

还有一件事。 恐怕我不理解关于蓝色侧电容器的反馈。 我可能会误导您，以为背面有更多的组件。 USB-C PD 芯片的输出附近只有两个电容器，主板背面没有与降压相关的组件。 这是主板背面，前侧的丝绸没有渗过。 请告诉我，我的形象是否有误解。

你好，M，

感谢您的详细信息。 我们的猜测是指 USB-C PD 芯片 TPS25750。

TPS25750的输出噪声很大，在向降压转换器供电3A 时，不应降低电压。 降压输入应保持在~15V (但电压应下降到过流限制)以内。 不幸的是，我不熟悉 TPS25750设备。 它属于不同的部门。 同时，我要进一步评论：

• 确保使用正确的探测技术正确测量输出。 例如，指尖和料筒技术。 不正确的测量技术可能会导致输出噪音过大。
• 所有输出都非常嘈杂。
• 仔细检查 TPS25750应用是否有足够的输出电流盖。

对于布局，我们只想指出两个方面：(1)动力或地面平面没有视图。 建议按照数据表第10.1节指导原则的要求进行操作。 (2)输入盖 C43的基准面/轨迹未正确放置。 地面平面与动力平面垫非常接近(图像左下角带有箭头)。

此致，
亚历杭德罗

亲爱的亚历杭德罗：

我将尝试使用注嘴和料筒重新进行测试。 我必须承认，我使用了探头的一根接地鳄鱼连接接地，使用挂钩连接探测点。 这会形成大约3米的接地回路。

我想，一旦我使用了吸头和桶，噪音就应该降低，但我现在还不会这样假设。

我将在此处发布我的新测量结果，然后进一步调查 USB-C PD 侧。

但是，这里的一件事是，我知道芯片只是一个有能力测量电流和电压的栅极，所以理论上，压降应该由主电源驱动(USB-C 壁式适配器)，我们也可以消除这一论点， 因为去年我使用了上述布局，尝试使用60W (20V)电源驱动降压转换器，该电源具有一个插座式套管型连接器。 然后我对该系统的体验更少，因此无法进行正确的测试，但症状非常相似。

我不得不说——在判断我当时选择的轨迹时，我也感到困惑(降压回路设计不新鲜)。 我添加了关于 GND 平面中的 vias 以及输入电容器输入和 GND 之间的间距的注释。

我必须在这里的整个组合中添加一件事——我们没有讨论过这件事。 45瓦功率不可忽略，通过 USB-C PD 供电也是非常棒的(和双倍功率)。 但是，我忘记提到的是我在电路板上使用的铜。 我在加工后查看了制造商的规格表，看起来我使用了1盎司的外铜重。 我在某些地方有一些非常薄的迹线-例如，SW 线 宽0.28mm x 长2mm ，这应该将所有的电流从 SW 传输到感应器。 1盎司约为1.37毫秒或0.034毫米。 我的计算因我不确定薄而短的电线是否能够承受10瓦特而停在这里。 您对此有何角度？

还有一件事——你没有澄清“在第二层(蓝色)，Vin 电容器没有正确连接到 PGND”是不是一个误解，还是我做了一些错误。

最后但并非最不重要的是，感谢你们的耐心，感谢你们教我一些东西。 你的援助是宝贵的。

已按照您的指示开始使用注嘴和料筒测量方法。

黄色多边形中的项目未连接(包括降压等)，以消除噪音/电压降的原因。

这是设置：

探针(尖端和料筒)位于青色点(VIN/GND)处。 测量：

0感叹号

1．1 A

2A

5A

1A.

1.5A

2A.

3a.

我还观察到，在绘制1.5A 之后，这种“平线”正在发生。 不确定为什么会发生这种情况。

现在噪音如何？

我将在降压转换器一侧返回一些测试。 不幸的是，当我超过了3.7A 时，我不得不向主板转售新芯片，这需要时间。 幸运的是，USB-C 芯片只是在过电流时关闭电路。

你好，M，

我们的美国团队将检查并尽快回复您。

M，

印刷电路板布局对设备性能有着巨大影响。 SW 行必须为
尽可能短，宽。 我接下来的步骤是获得更多关于轨迹的信息，但你读了我的想法。 感谢您提供详细信息。

抱歉--让我澄清我之前的评论：我没有看到任何 vias 将 PGND 平面从第1层(红色)连接到第2层(蓝色)。 强烈建议放置至少6个 PGND VIAS，以最大程度地减小随机阻抗并降低热阻。 如何连接第1层和第2层 PGND？ 此外，在我所附的上一张图像中，我在区域内盘旋，发现布局路由技术不正确。 不同的铜平面(PGND 和 PPHV)彼此相对接近。 通知
PGND 平面如何非常接近 C43垫的右下角。 我希望这能消除一切。

此致，
亚历杭德罗

我必须承认，在降压方面只有一条过道。 在 USB-C PD 上，我似乎遵守了这些准则，我通过大垫子安装了 vias，后来又在芯片右侧安装了一包 vias。 参见附件。

和以前一样，我承认电解电容器的放置是相当有问题的， 除非这是导致该板行为不当的原因， 这是一个原型，我打算找到能够使原型正常工作的设置，然后修复在未来版本中所犯的错误。

您认为降压的压降是什么导致降压转换器发生故障？ 2A 时的下降幅度为0.1V，这意味着如果14.9V 不是低电压，则在5V 时的牵引量应该可以超过4A。 但在3.8时，电路中断。  

如果我错了，请纠正我的错误，但我的理解是，如果我可以在降压前拔出15V 3A (45W)，这意味着我可以在降压后输出~ 5V 9A——转换造成的功率损失。

我还有一个要 测试的设置，它涉及通过料筒插孔连接器的不同电源-但降压电路是相同的，除了需要12伏电压(因此不同的被动电压可以适应这种情况)

好的，就在这里。 我有这4层电路板，我在上面设计了初始电路。 我完全忘记了这块板，因为我搬到了 USB-C PD。

出于某种原因，在这个 PCB 中，我似乎尊重了数据表中概述的设计注意事项。

我有 VIAS，我有2盎司铜和4层。

这是(旧的) PCB 设置

不管它有多旧，这似乎是有效的(多少？) 更好。

我测试了12伏(VIN)线路和5伏(VOUT)降压。 我两个都有电压降。

www.youtube.com/watch

www.youtube.com/watch

尽管负载上的电压下降，但我观察到它并未下降到示波器读数上。 您可以在12伏视频中看到，它在最大电流范围内下降到11.2伏(变压器的额定电流为12V 5A = 60W)。

以下是 VIN (12V)的测量值

对于示波器上的 VOUT (5V)，它在4.99 -> 4.96之间保持相对稳定，但在视频中，您可以看到它在芯片关闭之前下降到4V 以下。  

我认为，最重要的是芯片在这种情况下不会断裂。 拔下料筒插孔接头并等待5秒钟后，我听到一声“咔哒”声，然后重新插入时，其工作正常。 我重复了大约5次，得出的结果与视频中的值相同，我在视频中显示了从声控发射产生的能量。

我现在知道铜层/厚度和维亚鱼有很大的不同。 你们可以看到，我在这里还使用了更好的电解电容器放置。 我在这里最初介绍的 PCB (第二个 PCB 是在大约5个月后制作的)肯定是坏的一天。 但是，我无法解释压降。

我使用的设备无法在电压低于4.95的情况下工作。 你知道有什么线索，我可能会做错什么？

稍后编辑：再次感谢您的帮助和耐心。 我正在研究这些组件，并为即将扩展的启动工作而努力，我们将在产品中使用大量这些芯片。

我已经阅读了更多有关这方面的信息。 看来压降是正常的，并且是负载增加时源的固有电压。

问题是如何防止我尝试为那些对压降问题很挑剔的设备供电的电压下降？

更新：  

因此，对于我的旧 PCB，所有内容似乎都在规范(11.5A)范围内正确加载。

无压降。 我只是个哑人，我必须回顾我的基本电物理原理。 我意识到负载引起的跌落只是影响到它的平行线路，而不是另一个设备。 我没有一个电流超过2-3安培的设备，为此我决定增加 RFBT 的电阻，以便我的输出电压更高(5.2V 足以满足我的设备，该设备在4.75-5.25范围内工作良好)。

现在唯一留下的谜是为什么芯片在我的主 PCB 上爆炸，但也许有0 GND VIAS，我不能要求太多。  

我对上面所示的旧印刷电路板上的降压工作情况感到非常惊讶。 我能够正确地从其上拔出所有11.5A (触发输入/输出 FET 的过电流)。

我在回顾董事会之前要问的最后一件事：

从布局角度看，您是否在 PCB 上看到任何需要更改的内容？

请听我说。 非常感谢。

AGND/GND 为0欧姆。

其余部件均符合规格。 您对布局有何看法？

你好，我觉得没问题。 几件事：
-确保电源(输入和接地)平面与下面各层之间有一些连接。
—我还会在设备板 VIN (引脚10，21)下添加几个 vias。
-确保轨迹宽度与数据表中的建议相同(布局指南)

此致，
亚历杭德罗