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[参考译文] TPS650864:启动期间降压控制器输出骤降

Guru**** 670100 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS650864, TPS65086
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/1074646/tps650864-buck-controller-output-dips-during-startup

部件号:TPS650864
“线程: TPS65086”中讨论的其它部件

您好,

我使用的设备是 TPS65086401,用作 Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC 的 PMIC (MPN:XCZU3CG-1SFVC784E)  

尽管我有电源和 FPGA 能够通电,但我观察到启动期间降压控制器的所有输出(Buck2,BUCK1和 BUCK6)都出现了骤降。

       

从我们的测量结果来看,vsys (我们的情况下为12V,上图中未显示),LDO3P3和 CTL1似乎是稳定的。 这些是 Buck2输出之前的电源/信号。

所有的下降都发生在对 seqeucne 的电力的初始阶段。 之后,它们是稳定的。

是否有任何可能的原因导致这种情况?  

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    您好,

    感谢您使用 E2E! 我将在 接下来的2个工作日(下星期二)内查看上一封邮件中的信息和捕获内容并提供更新。

    谢谢,

    Brenda

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    Teik 您好,

    此问题是否属于您之前的 E2E 帖子的主题“TPS650864:输出骤降”的一部分? 如果是,我已经用我的反馈做出了回应。 请通过以下链接查看我的最后一封邮件: https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1062556/tps650864-output-dips

    如果您对所提供的信息有任何疑问,请告诉我。  

    谢谢,

    Brenda

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    你好,Brenda,

    也许让我分享有关该帖子的更新。

    这一观察是在以下情况下发现的:

    • 我们已经将 V5ANA 连接到外部5V (电路图中为5V_vsys)。
    • 在 V5ANA 的 GND 上还添加了1uF/25V 保护罩
    • 我们将 DIP 开关 S1201配置设置如下:
      • CTL4 =高
      • CTL5 =低
      • CTL3 =高
      • CTL2 =低

    我们正在考虑的另一件事是 Buck2控制器的电感器值。

    现在我们使用220nH (MPN: LMLP07B7MR22DTAS)。

    但我们已经看到使用470nH 的一些参考,所以我们要尝试使用该部件。

    对于 TPS65086401电感器设计选择,TI 是否提供了特定指南?

    但是,由于这应该改善瞬态性能,但这是否与我们所看到的观察有关?

    只有初始阶段在50毫秒内完成此调降,然后在所有 Buck2,BUCK1和 BUCK6控制器输出中保持稳定。

    我想知道是否还有其他可能的因素会导致这种情况。  

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    您好,

    此外,我们也这样做了,但问题仍然是:

    • 卸下 CTL4的冗余上拉(R1248)
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    Teik 您好,

    感谢您提供最新信息! 以下是我的反馈:

    • 将 CTL4连接到 S1201交换机的目的是什么? GPO3已在驱动 CTL4,在 CTL1序列 PG 之后,CTL4将会持续5毫秒。 是否可以断开 CTL4与交换机的连接,以便只能有一个信号(GPO3)驱动 CTL4引脚?
    • 我不会使用任何内部 LDO (LDO3P3或 LDO5P0)驱动任何 CTLx 信号(除非您有另一个接地信号,在 LDO3P3达到3.3V 之前可保持 CTL1低电平)。 在内部 LDO 达到相应的参考电压(3.3V 或5V)后,应启用 PMIC 导轨。 请记住,CTLx 引脚的 VIH 为0.85V,因此主序列(由 CTL1驱动)将在内部 LDO 稳定之前触发。 我强烈建议查看数据表中的加电顺序,“图8-7. TPS65086401通电顺序”。  
    • 是否可以尝试断开 CTL4与交换机的连接(只将其连接到 GPIO3),卸下 CTL1上的电阻 器,并在电阻器封装垫上焊一根电线,以驱动具有外部3.3V (或1.8V)电源的 CTL1? 这样,您就可以在 vsys 和两个内部 LDO 之后启用 CTL1,就像数据表中的通电序列所示。   
    • 对上一个项目符号进行更改后,您能否提供显示 LDO5,LDO3P3,CTL1,Buck2和 GPIO1的通电序列的范围捕获?  
    • 关于您对电感器的问题,数据表中的第109页包含了用于选择电感器的信息和方程式。 您也可以使用参考设计 TIDA-01393 作为零部件选择的参考。  

    谢谢,

    Brenda

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    您好,

    已完成以下操作:

    • 卸下 R1248上拉,仅对 CTL4进行一次上拉,且仅由 GPO3驱动。
    • 将2uF 添加到 CTL1引脚,形成一个 RC 正时常数,现有的100k 上拉至 LDO3P3,从而延长 CTL1上升时间

    通过这些返工,我们获得了以下范围捕获:

    初始开机期间,降压控制器中的骤降问题似乎得到了解决。

    可以观察到,当 CTL1的电压大约为0.66V 时,Buck2开始输出:

    但是,正如您前面提到的,根据数据表,CTLx 的 VIH 最小电压为0.85V。

    因此,这种触发似乎与指定的 VIH 不匹配。 这是否有效?

    当您提到内部 LDO 需要在 CTL1之前稳定时,我还想进一步了解。

    由于我还尝试在 CTL1引脚上添加1uF,延迟时间似乎不足以防止 DIP 问题,尽管在 LDO3P3和 LDO5P0稳定之后应该足够:

    内部 LDO 稳定到触发 CTL1后是否需要最短的延迟时间?

     

    另一个观察是有关 LDO5P0中的骤降,如上文范围捕获中所示。

    但是,这似乎不会影响与 LDO5P0相关的 BUCK1,BUCK6和 LDOA1的输出:

    不确定导致 LDO5P0骤降的原因,但即使 CTL1保持低位以禁用所有 PMIC 输出,也会发生这种情况。

    如果这种现象对 PMIC 来说是正常的,请提供帮助以获得建议?

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    Teik 您好,

    我已经查看了您之前的消息中的信息,并在下面列出了我的反馈。 如果您需要更多信息,或者我错过了您的任何问题,请告诉我。  

    • 我从未见过这款 PMIC 驱动速度如此慢的控制/数字输入信号。 从拍摄到的内容来看 ,CTL1需要大约300毫秒才能提高拍摄速度。  理想情况下,CTL1信号在内部 LDO 高电平后驱动过高,但如果无法实现,则让它保持与 LDO3P3的连接。 请勿添加长时常数。  

    • 关于您对 VIH 的问题(通常是定义的),我们的数据表指定了 MIN VIH 和 MAX VIL。 在这两个阈  值之间的电压水平可以检测为低或高(取决于温度,FAB,制造等),并且可能因 TPS65086设备而异。  

    • 内部 LDO 达到相应的输出电压和 CTL1达到高位之间的正时不是规格参数。 就像我之前提到的那样,理想情况下,在内部 LDO 达到高位后,CTL1就会达到较高的水平。  

    • 我看到通电波形有了很大的改进! 但输出导轨上仍有噪音 ,这可能与测量技术有关。 如果输出电压是通过最近的输出电容器测量的(电压探针的接地端连接到输出盖的接地端),则这些信号应该更清洁。   

    谢谢,

    Brenda

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    你好,Brenda,

    • 如果我们直接进入 LDO3P3,我们将再次出现该 DIP 问题。 时间不变的延迟确实有帮助,但可能只需要 TI 提供一些信息支持,以便更好地将解决方案与骤降的原因联系起来。
    • 关于 VIH,我不太确定您的解释与我们的观察有何关系,因为触发电平不在最小-最大范围之间,它低于最小值。
    • 当您说 CTL1在内部偏高后会很高时,您是否暗示有一些内部工作将 CTL1与内部 LDO 相关?
    • 感谢您在测量技术方面的推荐。
    • 对于 SWB1和 SWB2,它们不会绑定到任何位置,也不会在系统中使用。 如果 我们这样做,这会对私营军事和工业公司产生什么影响?
    • LDO5P0骤降的情况如何?这是一个问题还是预期行为?

    此致,

    Teoh

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    Teik 您好,

    • 数据表7.12“数字输入信号(CTLx)”将有助于了解用于 CTLx 引脚的 VIH 和 VIL 规格。 未定义0.4 V (最大 VIL)和0.85V (最小 VIH)之间的任何电压,它们可能因样品而异。 以下是数据表中的一个捕获:  

    •   当专门使用 TPS65086401时,SWB1和 SWB2 必须连接在一起(即使它们在您的应用中不提供任何产品)。 PMIC 中有导轨/信号,这些导轨/信号将取决于 SWB1/B2的电源是否正常打开。 例如,如果其中任何负载开关未连接在一起,则 Buck5和 GPO2可能会出现问题。 这些信息可在数据表第29页找到。  

    • 我提出的在内部最不发达国家完全启用后触发 CTL1的建议只是一个改进建议,将适用于我们的大多数 PMIC。  在任何内部 LDO 稳定后启动导轨(在本例中使用 CTL1引脚)是非常通用的,并且始终是一个好主意。 请记住,其中一个内部 LDO (LP5P0)正在用作栅极驱动器(引脚 DRV5Vx)的电源。  
    • 我们有 很多客户使用  TPS65086401 , 正常操作不需要使用 CTL1引脚的慢速斜坡。
    • LDO5P0有多种情况可能导致电压骤降,因此我建议使用启动顺序(数据表中的图8-7)以及我们的设计清单逐步调试此问题。 例如,您的范围捕获显示了降压控制器(Buck1/2/6)打开后发生的电压骤降。 从那里,您可以开始查看序列中的下一个信号 ,以了解当 LDO5P0发生电压骤降时,哪个信号亮起。
    • 您能否提供 V5ANA,LDO5P0,SWB1/SWB2 (捆绑在一起)和 Buck5的通电范围捕获?  

    谢谢,

    Brenda

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    你好,Brenda,

    • 即使在 CTL1始终处于低位的情况下禁用了 PMIC 的所有输出,LDO5P0也会发生骤降。
    • 为 V5ANA,LDO5P0,SWB1_2和 BUCK5加电范围捕获,如下所示:

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    Teik 您好,

    以下是我对范围捕获的反馈:V5ANA 是否与所有 PVIN3/4/5引脚绑定? 您的示波器捕获在 V5ANA 引脚上显示的信号太慢。 请注意,V5ANA 引脚上的电压由降压转换器(Buck3/4/5)内部用于调节,在调节器打开之前,它甚至没有达到5V。 此外,为什么 Buck5不从0伏开始?  

    谢谢,

    Brenda

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    你好,Brenda,

    目前,我们已重新努力将 V5ANA 连接到5V_vsys,该 Vsys 通过0欧姆跳线连接到 PVIN3/4/5引脚:

      

    因此,现在 V5ANA 基本上连接到 PVIN3/4/5,我们已经测量了 V5ANA 与每个 PVIN3/4/5引脚之间的~0.1欧姆的连接。  

    我们还根据数据表和原理图核对表中的建议,为 V5ANA 添加了1uF CAP。

    根据数据表和原理图核对表中的建议,每个 PVIN/3/4/5引脚还具有10uF 旁路陶瓷盖。

    我认为所有这些都有助于 V5ANA 的崛起时间。

    范围内的上升时间是否异常?

    顺便提一下,我们在 PMIC 中遇到了突然的故障,在那里有 vsys (12V 电源)和5V_vsys,但没有 LDO3P3和 LDO5P0输出。   

    整个系统的12伏电源似乎没有短路,且仅加载为~45mA。

    这种情况发生在两块以前正常启动的主板上。

    它是否与 CTL1相关? 怀疑这是因为这是我们唯一的返工更改。

    此致,

    Teoh

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    Teik 您好,

    本周我的带宽非常有限。 我将详细介绍您上一封邮件中的信息,并在 未来2个工作日内提供我的反馈。   

    谢谢,

    Brenda

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    Teik 您好,

    V5ANA 和 CTL1信号的传输速度太慢。 这一点非常重要,特别是对于连接到降压转换器电源引脚(PVIN3/4/5)的 V5ANA,在启用导轨之前不会达到5V。 我们推荐的电容不应导致这种缓慢的斜坡动作。 我建议查看单独连接到这些引脚的5V 信号(5V_vsys)。 如果您断开与 PMIC (包括 PMIC 盖)的连接,它的上升速度会更快吗? 此外,我在您的原理图中没有看到为 V5ANA 引脚添加盖的足迹。 如何添加? 从布局角度看,我们建议从引脚到 CAP 进行短而宽的跟踪。  

    谢谢,

    Brenda

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    你好,Brenda,

    是的,你正对缓慢的斜坡。

    这是由于我们系统的5V_vsys 导致的。

    5V_vsys 是一种降压调节器输出,它具有上升时间控制引脚,可以使用与其连接的电容器的不同值进行调整。  

    5V_vsys 的上升时间为~100ms,与5VANA 的上升时间相同,因为它与5V_vsys 相关。

    请注意,CTL1现在通过100k 向上拉至 LDO3P3,而没有任何额外的 RC 时间恒定延迟。

    在5VANA 达到其全电平之前,观察到 BUCK5输出。

    还观察到 Buck2的初始骤降。

    调整后的上升时间~16ms:

    5V_vsys (和5VANA)达到最高水平后,BUCK5输出

    同时,我们还注意到 Buck2输出中不再出现骤降。  

    但是,LDO5P0的下降情况保持不变:

    • 5V_vsys (PVIN3/4/5的输入电源)的斜坡时间是否有任何可接受的范围?
    • LDO5P0骤降的其他可能性是什么?

    谢谢,

    Teoh

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    Teik 您好,

    我很高兴听到外部5V 稳压器缓慢上升的原因已经确定。 关于 LDO5P0的电压骤降,当 V5ANA 接近 5V 时会发生这种情况,因此最有可能发生的是 LDO5P0的电压源从 vsys 切换到 V5ANA。 如规范中所述,如果使用5V,则有一个内部负载开关将 V5ANA 引脚连接到 LDO5P0引脚。 下图中的捕获还显示了内部连接。  

    以下是一些与通电波形相关的其他反馈:

    • 正如我之前提到的,V5ANA 是 BUCK3/4/5转换器内部用于调节的偏差。 提供 V5ANA 和 PVIN3/4/5的外部稳压器应在执行 PMIC 加电序列之前上升。 这意味着在 CTL1变高之前,5V_vsys 外部稳压器的电压为5V (V5ANA 和 PVIN3/4/5)。
    • 在类似的情况  下,我会在启用 Buck1/2/6 (控制器)之前提升12V_vsys 电源。 请保持控制器(Buck1/2/6)的最小输入电源电压为5.6V,当 Buck 2接通电源时,电压非常接近该值。  

    谢谢,

    Brenda