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[参考译文] TPS61178:部件工作不正常

Guru**** 2390935 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61288, TPS61178

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/1073013/tps61178-part-not-working-properly

部件号:TPS61178
“线程:测试”, TPS61288

我们的设计与此零件不起作用。 我们的设计采用了2种不同的印刷电路板。 它是一个84V 输入和12V 2A 输出。 行为完全不同,似乎没有任何意义。 下面是示意图。

PCB 编号1:

在我们的第一个设计号为1的原型上,零件工作正常(除了一个小问题,当负载足够高,零件可以进入 PWM 模式时,它在负载降低时没有返回 PFM 模式,即使完全没有负载, 我们需要关闭输入并重新启动以返回 PFM)。 我们发现第一个 PCB 的第二个原型存在问题。 该零件只能在低于0.4A 的载荷下正常工作。 负载越高,输出就越低。 10伏 FB 信号也会随输出电压而下降我可以看到的主要异常行为是 COMP 信号也从1伏或更低的5伏下降到1伏。 根据数据表的方框图,当 FB 偏离1.2参考时,COMP 应该增加。 发生这种情况时,即使我降低了负载(包括断开负载),所有信号仍保持在该水平。  

我对此 PCB 的问题:

  • 为什么 COMP 信号与 FB 信号一起下降。 通常情况下,情况相反。
  • 为什么即使没有负载,零件也会卡在 PWM 模式下?
  • 当零件卡在 PWM 模式下时,即使没有负载,SW 引脚的信号也是相同的,但输入的电流消耗与始终应用的负载一致。 在 SW 引脚上,我们可以看到信号的频率是正确的(根据 Rt,1MHz),占空比是20%近端。 为什么该信号不会在线圈上产生电流,因此不会在输入中产生电流? 假设有了该信号,线圈上的电流应该升高,然后再传输到输出电容器,但除了开关损耗之外,根本没有电流消耗。
  • 为什么会发生这种情况?我们如何解决?

PCB 编号2:

我们安装了2个不同的原型,两者的行为相同。 只有在无负载启动转换器,然后轻缓地升高负载时,我们才能获得所需的输出电压,但我们无法达到2A 输出。 在此之前,所有或多或少稳定的信号都开始显示奇怪的波形。 我们可以看到 FB 信号的斜面,就像那里连接了一个电容器一样。 COMP 信号降至0并执行奇怪的恢复波形。 SW 信号显示两个 FET 有时都关闭。 我正在附加几个波形,一个波形工作正常,另一个波形不工作。

黄色为输出电压

绿色为 SW 引脚

蓝色是 FB 引脚

紫色是 COMP 针脚

我对此 PCB 的问题:

  • 当输出电压稳定时,为什么我们可以看到电容器在 FB 上倾斜? 据推测,FB 只是输出的一个小副本。 FB 引脚处是否有任何内部电容器?
  • 为何在 COMP 上发出奇怪的信号? 看起来它不是跟反转版的 FB 一样。 根据数据表,COMP 上的信号因不会太低而被夹紧。 为什么它会落到地面上?
  • 两个 FET 同时关闭是否正常?
  • 为什么会发生这种情况,以及我们如何解决这种情况。

此致。

  • 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。

    你好,卡洛斯,

    这些行为是不可预料的。 1)循环稳定性可能是原因之一。 您可以根据第9.2.4.4.2节设计补偿网络参数,然后再次测试设备。 2)请分享布局并检查。 并提供更多波形。 3)请确保您正在测试的设备来自 TI.com 或 mouser。

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    您好,Xu,  

      您对哪些波形感兴趣? 我认为我已经提供的信号显示了2号印刷电路板的所有相关信号。 至于 PCB 编号1,波形丢失了,我将捕获波形并发送给您。 我的想法是捕获相同的信号,除非您指出您对任何其他信号感兴趣。

      我还会附加这两种布局,对于1号印刷电路板,它看起来相当不错,但对于2号印刷电路板,接地不是最好的。

      无论如何,我可以告诉你们的是,我认为(不确定我不是设计师,它是由不再属于公司的人来完成的)整个设计都是用楔形结构设计的,因此补偿网络应该是可以的。 但是,在写信给您之前,我们尝试了许多不同的网络值,但似乎没有一个值起作用,我们也尝试了较高的线圈值,但在所有情况下,行为都是类似的。

      当我收到组装的电路板时,我无法告诉您 IC 来自何处,我将尝试检索这些信息。 无论如何,让我完全疯狂的是两个问题。

    1. 为什么变频器有时工作正常? 如果它损坏,我们所期望的是我们永远无法使它正常工作,
    2. 更糟糕的是,当转换器在 PWM 模式下开始工作时,它永远不会返回 PFM,并且它总是被开关引脚上相同的波形卡住,这是正确的频率(由 Rt 电阻器编程)和20%的占空比。 相同波形要求输入电流相同,并提供相同的输出功率,但从输入中抽取的电流是根据我们要求的负载计算的,并且在无负载的情况下,输入上没有电流消耗(仅开关丢失)。 即使 IC 损坏,您如何解释? 线圈接收切换信号但不产生电流,这与我目前所了解的有关电子电源的所有信息都有一定的对比...  
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    你好,卡洛斯,

    我之所以想知道该设备来自,是因为我想确保您使用的是正版。

    对于 PCB1,它始终在 PWM 中工作,对吗? 您可以检查 TPS611781是否已使用,因为此版本仅在 FPWM 中工作。

    对于 PCB2,负载能力不是您的示意图所要求的。 请先检查 Ilim 电阻器。 请提供 VIN,Vout,SW 和 IL 的波形。 请注意,应该在 C26/C27上测量输入电压,因为是输入轨迹上的压降,也要测量 C28上的输出电压。

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    您好,Xu,

    我仍在努力寻找我们 IC 的来源。 我会在收到信息后立即通知您。

    对于 PCB1,您的说法不正确。 我一直在对其进行进一步测试以检索更多信息。 它在 PFM 中开始工作,但在升起负载后,它开始在 PWM 中工作(必须这样做)。 如果我将负载升高一点,则输出降至10V,反馈降至1V,COMP 信号降至1.2V 近端(根据数据表,该引脚的最小电压为 但当 FB 超过其1.2V 参考值时,而不是在其下降时,就应该发生这种情况)。 当设备进入这种状态时,即使我卸下了负载,它也无法自行恢复。 在这种情况下,它显示最小电流消耗(由于开关丢失),但所有信号保持不变(输出电压,开关信号,FB 和 COMP)。 我现在知道的是为什么转换器没有显示该开关信号的任何消耗。 现在发生的情况是电感器中的电流按预期的准时(20%占空比)上升,然后在关闭时间开始时,电感器将电流传输到输出电容器, 但当电流达到0时,高压侧 FET 不会关闭,因此电感器上的电流变为负极,电流从输出电容器流回输入电容器。 最后,没有有效的电流消耗,因为电流会持续向前流动到输出电容器,然后再返回到输入电容器。 因此,对于这个 PCB1,我的主要问题是,当反馈远远低于它的参考值时,为什么 COMP 信号下降到较低的值, 为什么即使我卸载了负载,它也会卡在该水平上,以及为什么 IC 不返回 PFM 模式(根据数据表,返回 PFM 的条件是 COMP 的电压降低,并且它处于可能的最低点)。

    对于 PCB2,Ilim 已被检查和重新检查,我们尝试使用更低的值,但行为根本没有变化。 我已经没有再做过这方面的工作了,所以我没有更多的信息要提供,我首先要重点解决 PCB1的问题。

    我将为印刷电路板和两种布局提供所需的波形。

    此致

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    您好,徐,

    我已经确认了 IC 的来源,它们是在 Mouser 购买的。

    在您准备好您要求我采集的波形后。 由于我们没有示波器的电流钳,我不得不使用分流电阻器捕获 IL,由于每个通道的接地未被隔离,因此我无法同时捕获该信号, 因此,IL 波形出现在不同的图像中。  

    黄色表示 VIN

    蓝色表示输出

    紫色为 SW 信号

    绿色表示 COMP 信号(这是我一直怀疑的信号不能正常工作)。

    第一种波形是在12V 01A 正常工作时

    如您所见,当电流为0时,高压侧 FET 会关闭,因此没有负电流

    第二组波形在12V 1,3A 时正常工作

    最后一个波形的跨度更宽,因此您可以看到整个电感器的电流如何上升,经过几个周期后,电感器会停止切换,因为输出足够高,然后再次启动。

    第三组波形是在系统故障卡在 aprox 10V,1,3A 时发生的

    最后一组波形是在系统故障卡在 aprox 10V 下后出现的,将负载降至0,1A

    正如您所看到的,当系统开始出现故障时,连接的负载并不重要。 输入和输出电压以及开关信号与电感器的电流几乎相同,当电流需求较低时,电流将变为负,因为高压侧保持打开。

    我的主要怀疑是 COMP 信号,根据数据表,它的范围从1,25V 到1,9V,具体取决于 FB 信号。 在所有这些波形中,波形都基于1,2伏左右,并带有奇怪的波形(我本来以为该针脚上会有一个直流信号),而由于 FB 的输出大约为10伏,因此其基准值远低于基准值,因此 COMP 应大约为1,9V。 不是1.2V,请解释为什么它不是1.9V?

    最后,我要再附加两个波形,希望它们能帮助您检测我们的问题。 在第一个系统中,您可以看到 SW 和 COMP 的跨度更宽

    在这最后一个模块中,当10V 时出现故障时,您可以看到 SW,COMP 和 FB

    我身边有你需要的任何东西。 请毫不犹豫地提问。 此致

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    你好,卡洛斯,

    很抱歉耽误你的时间。 我刚刚度假回来。

    是的,这种行为对我来说也很奇怪。  在12V 1,3A 时,电感器电流应该是连续的。 如果探测出的 COMP 针脚会产生噪音并使设备工作不稳定,我很担心。 您能否停止探测 COMP 信号并捕获 VIN,VOUT 波纹和 SW 波形? 请将 SW 的水平度标度调整为大,这样它不会覆盖其他波形。 另一个原因可能是不稳定。 我使用了计算工具和推荐的 RC=15k,CC=4.7n,CP=56p。 请使用这些参数进行尝试。 如果不起作用,请共享布局,以便我检查。

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    您好,徐,

      很抱歉,我收到的回复太晚了,我一直忙于处理其他问题。 以下是我迄今收集的信息。

      PCB1上的 IC 损坏,在更换后,系统几乎在我们需要的整个系列中开始正常工作。 看起来,探测性 COMP 不是一个大问题,因为受损部件的行为与探测时和探测时的新部件相似。 对于正常的 IC,COMP 水平约为1,5V,而不是1,2V。

      然而,我们仍然遇到了一些我们对 PCB1没有期待的问题。

    • 12伏电压时,我们无法达到连续4A,大约3,5A 我们开始看到输出电压缓慢上升,3,8A 电压开始加速上升,然后零件自动降压,因为热保护已触发。 我们确信这是由热保护引起的,因为我们以最低速度在 PCB 前面安装了一个风扇,然后我们能够达到4A,并且没有输出电压上升。 我们已经对输入和输出功率进行了测量,IC 中的功率损失大约是工作台所称的两倍。 请您解释这种高功耗吗? 由于我们无法在设计中包括风扇,因此我们需要另一种方法来防止触发热保护。
    • 工作模式存在第二个问题。 当我们在轻负载下启动时,IC 将像预期那样以 PFM 启动,在高负载下,IC 将以 PWM 模式运行,这也是正常的。 问题是,当它在 PWM 模式下工作时,即使我们将负载降低到0,它也永远不会返回到 PFM,因此效率是可怕的。 我们需要先关闭输入,然后再打开输入,以使其在 PFM 中再次正常工作。 为什么不自动返回 PFM?

    此致

      

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    你好,卡洛斯,

    1)如果您需要更高的输出功率,680nH 电感器是不合适的,因为电流波纹很大,您应该使用1.8uH 这样的电感器来减少电感器的芯损耗。 应将开关频率设置为更低,以处理功率消耗。 布局应该足够大,以获得更好的散热环境。

    您可以根据数据表中的第9.2.4.4.2节重新设计薪酬网络。

    2)这个问题对我来说毫无意义。 设备可能再次损坏。 您可以先尝试上述更改。  

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    你好,卡洛斯,

    此外,如果您不需要负载断开功能,但需要更高的输出功率,TPS61288将是更好的选择。

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    您好,Xu,

      我认为完全一样,电感器太小了,因为我们有来自其他转换器的18uH 电感器,所以我做了你所说的。 它有一些改进,但我们仍然面临热关机问题,而没有达到4A。 当我告诉你们,功耗大约是预期的两倍时,我在谈论这种开关频率的18uH 重新设计。 我们没有尝试降低切换频率,我们会这样做,我会告诉你们结果。 由于我们的电感器更高,现在我们有余地来降低电感。 您是否推荐使用任何频率值? 此外,我们还将了解 TPS61288。 如果是兼容印迹的,则可以选择,如果不是,我担心我们必须继续使用当前的部件。

    此致。

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    你好,卡洛斯,

    我建议尝试当前频率的一半。 TPS61288占用空间不相同,但更适合您的应用。 当然,您可以使用 TPS61178并优化设计。