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[参考译文] TPS6.307万：短路会在升压模式下损坏芯片

admin
Guru**** 2434440 points


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/659788/tps63070-short-circuit-damages-the-chip-in-boost-mode

部件号：TPS6.307万
主题中讨论的其他部件： TPS6.1087万

我的 TPS6.307万用作升压转换器5V/9V。 输出电流为最大值 500mA。 它在正常条件下工作正常，但当输出对地短路时，它始终会损坏。 当芯片损坏时，它会在没有任何负载的情况下消耗高电源电流(约450 mA)。

 据我所知，TPS6.307万可以防止短路，但它在我的应用中不起作用。 我试图找出导致问题的原因，但我失败了。  也许我做错了什么？

此外，我注意到它在没有负载的情况下消耗了近40mA的电源电流(当然是在损坏之前)。

C14，C15，C16，C17 -陶瓷电容器；C21 -低ESR类型

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    TI__Guru**** 2434440 points
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    短路测试是整个系统(包括所有连接的设备)的压力。 通过短路并释放短路，您可以触发振荡，从而导致电源或负载连接过压。 印刷电路板布局也非常重要，可使电路坚固耐用，防止短路。

    您发布的示意图对我来说基本可以。

    40mA输入电流在我看来很高，即使PS/同步连接到GND。 这可能表明您的电路或测试设置存在问题。

    您能否分享有关布局和测试设置的更多信息(如果您不想发布，可以将其发布给她，也可以通过私人消息发送给我)？ 如果您可以共享示波器测量的VIN，VOUT和电感器电流，也会很有帮助。
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    TI__Guru**** 2434440 points
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    感谢您的回复。

    我在两个不同的PCB上测试了芯片。  在每个PCB上，TPS6.307万的工作方式相同：它在没有负载的情况下会产生高输入电流(大约 40 mA)，并在输出对地短路时损坏。 首先，我注意到了第一个PCB上的问题，于是决定再创建一个PCB (一个小型“评估板”)来调查该问题。 "评估板"包含与第一个评估板相同的组件。

    有趣的是，即使损坏的芯片也能正确响应EN信号-在EN拉低时，输入电流极低。 我还注意到(使用欧姆表)损坏的芯片上的L2端子对地短路。

    在设置时，主板由Hameg HM7042电源供电，使用HM8142进行有源负载(HM8142是双通道电源0..30V，每个通道也可以作为有源负载工作)。

    由于我没有电流探头，因此无法获取电感器波形。

    我附上了PCB布局。 顶层为红色，底层为蓝色。 底层仅包含GND多边形和一条在TPS6.307万的EN信号的"K3"端子之间连接的磁道。

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    TI__Guru**** 2434440 points
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    我认为这种布局不会让您获得可靠的电路。 我们在数据表(11.2 部分)中提供了建议。 我建议尽可能地复制这份文件。
    我认为输入和输出的GND连接是此处最薄弱的部分，最有可能在短路测试期间导致故障。 输入电容器和输出电容器的回路必须尽可能窄且阻抗尽可能低。 因此，我还建议在离IC更近的地方添加较小的电容器，与现有电容器并联(数据表建议中的C1和C4)。
    如果遵循数据表建议，您还将认识到热性能的改进。 IC不会像您的设计中那样热，并且由于过热而不太可能停机。

    为了进行简单的测试以熟悉设备，您不需要自己设计PCB。 我建议使用我们的EVM之一来实现此功能。
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    TI__Guru**** 2434440 points
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    我认为布局不是问题。 我还在不同的布局上对芯片进行了组装，0603电容器直接在TPS设备端子处。 布局与数据表中的布局几乎相同。 请考虑以下事实：转换器在正常条件下运行良好，输出电流为500 mA -无不稳定问题，无振铃等。如果布局不好，它将无法按预期工作。 如果芯片对布局非常敏感，它将使其无用。 多年来，我一直在设计SMPS电源，PCB布局从未出现过这种问题。 此外，在我看来，高静态电流不是由于布局不当，而是由于其他原因。  

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    TI__Guru**** 2434440 points
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    关于您正在测量的无负载输入电流，我建议阅读 此应用说明。 由于您在升压模式下工作(5V至9V)，在强制PWM模式下，在输入处测量40mA对我来说是可能的。

    观察到高输入电流450mA时，我发现电源开关的部件已损坏，无法再关闭。 此损坏由过压引起，这意味着已超过内部功率FET的击穿电压。

    如果我将我们的布局建议与您发布的布局进行比较，尤其是输出回路(VOUT - cout - PGND)，我猜您发布的布局中的寄生电感至少比我们在建议中发布的要高5倍。 这直接转换为切换期间的电压过冲，也至少会高出5倍。 最坏的情况发生在最高电流处。 在输出中应用短信息时，您可以使用该功能。 在短时间内，如果电感器由于短时间内电流较高而饱和，则可能更加严重。

    我认为，如果您正在寻找一个DCDC转换器，其工作布局与您发布的TPS6.307万类似，这不是一个好选择。 在这种情况下，我建议寻找以较低切换频率工作的设备。 较低的切换频率通常与较慢的切换相结合，这意味着您可以减少PCB上的寄生虫问题。 如果您需要一个适合特定工作条件的小型解决方案，TPS6.307万的高切换频率当然是一个关键优势。 但不幸的是，更高的频率与PCB设计和组件选择的严格要求有关。

    如果您遵循应用程序设计的数据表建议，您将获得与我们的许多客户一样可靠的转换器。

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    TI__Guru**** 2434440 points
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    布局建议不仅仅是可以复制到每个应用程序的内容。  设计PCB时必须遵守一些限制(空间有限，组件放置等) 正如我之前所说的，我还在 不同的PCB布局上使用了TPS6.307万 -比我在此线程中发布的要好得多，而且它也无法正常工作。 该数据表没有说明任何有关寄生阻抗值的信息(或者我可能忽略了某些内容)，但它指出TPS6.307万具有内置过电压保护。 很难预测和设计PCB布局以实现特定寄生阻抗值。 如果 TPS6.307万对PCB布局非常敏感，则使用该器件会有很大的风险。 寄生参数可能随温度而变化-即使是在最佳布局中。 这还可能导致 TPS6.307万无法正常工作。 我同意过压可能会造成损害，但我真的无法想象这是如何诱发极低的导热系数。

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    TI__Guru**** 2434440 points
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    内置过压保护在数据表部分8.4 ．8中进行了说明。 它可以防止在输出电压反馈不能正常工作或向输入馈回太多电源时设备本身损坏。 它不能保护设备不受连接到针脚的过高电压的影响。 设备可以处理的电压在数据表部分7.1 和7.3 中指定。
    为了进一步调试电路，我建议使用适当的测量设备测量这些电压。 您能否在引脚VIN，VOUT，L1和L2处发布测量的电压波形？
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    TI__Guru**** 2434440 points
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    我将波形打包在zip file.e2e.ti.com/.../2364.waveforms.zip中

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    我检查了不同的芯片- MAX1.7112万 (升压转换器)。 我的工作很好，没有任何问题。 短路不会对芯片造成损害。 此外，输出端空载时的输入电流低于1 mA (使用TPS6.307万时为40 mA ！)。 虽然MAX1.7112万需要更多的外部组件，但很适合我。 显然TPS6.307万存在问题。

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    TI__Guru**** 2434440 points
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    遗憾的是，没有关于您使用的示波器设置的信息。 曲线表示您用于测量的带宽太低。 您需要使用具有适当分辨率的设置来捕获2ns的上升和下降时间，至少当您测量开关节点L1和L2的电压时。
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    TI__Guru**** 2434440 points
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    如果您只想将5V转换为9V TPS6.307万，这不是一个好的选择，因为它是一个降压升压转换器，支持您不需要的功能。

    将5V转换为9V所需的是升压转换器，如您选择的Maxim器件，或作为TI转换器示例的TPS6.1087万。 如果您使用我们 的WEBENCH 搜索工具，输入您的要求，您可能会找到其他选项。

    对于您喜欢的布局实施，我已经推荐了切换频率较低的设备。 功率级的较高额定电压还将为您提供更多的容差，以处理输出回路中较高寄生电感所产生的较高电压过冲。

    空载时输入电流的差异与不同器件的不同功率架构有关。 这并不表示TPS6.307万存在问题。

    由于我知道您找到了解决您问题的方法，我现在将结束本次讨论。