[参考译文] LM3671：负载非常轻时电流消耗过大

以下是一些示波器截图，显示在从5mA电流消耗到100uA电流消耗时，调节器正在切换模式。 这是意料之中的事，但其他的问题是什么？或者调节器输出上的滤波器是否存在正在积累电荷并将5mA拉至我触摸 它以消耗电荷的问题？

我今天上午进行了一些测试，希望有人能帮忙解释结果。

1. 我删除了C11 (相当于数据表中参考原理图中的C1)。 这样，电流就会降至~30uA的深度睡眠值。 我不能像以前那样将电路在5mA时"粘滞"。
2. 我将C11更改为10pF，这与6.8pF时的C11相同
3. 我用原来的值6.8pF替换了C11，并删除了C12。 使用此电路时，该值实际上似乎会拉动更多电流，~7mA，但当我触摸电路时，我只能看到电流增加，它从未低于7mA消耗。

最让我困惑的是，如果移除C11是解决此问题的方法，则会违反数据表中的建议，即在较低的输出电压下，您不需要C (C12用于我的电路)。 输出电压设置为3.1V，这很好地约为2.5V的切断电压，因为不使用C2，所以我必须缺少一些东西。

感谢您张贴示意图和波形。 除电机外，3.1V输出上是否还有其他任何内容？

继续并断开输出上的任何连接(例如，卸下FB5)，查看是否仍存在高电流。

您是否可以在波形中添加输入电压和输出电压，并在其绘制高电流时放大到大约5或10 usec？

您好，Chris：

是的，有一个BLE模块和一个加速计。 我可以从J3接头上拔下电机，这不会影响结果。 我在看工作台万用表，我可以看到系统定期从30uA深度睡眠到300uA休眠。 这是正常空闲时间内的当前水平。 如果有蓝牙流量，该数字将跳至~15mA。 电动机可以在不同的水平运行，但在我正在运行的测试中，电动机将~50mA拉至1秒，然后系统进入休眠模式。

很遗憾，我的示波器只有2个信道，因此无法同时捕获全部3个信道。 Vbat连接到锂离子电池。 至LM3671的VIN的输入上有4.7uF，这与BQ2.404万蓄电池充电器的Vbat/OUT引脚上的1uF平行。

现在，我已经移除了C11，并执行了一些电源循环测试，以查看是否可以再次将其设置为5mA模式。 这似乎是一个"修复"，但我们已经安装了安装了C11的6000 主板，因此我需要让100 % 对我所做的任何更改充满信心，因此如果我们需要返工，只需完成一次。

谢谢！
乔治

以下是一些附加示波器图解供参考。  

以下是电机运行和拉动~50mA时的情况：

下面是一些在白板睡觉时的画面，绘图小于500uA。 我所做的只是单次触发拍摄，直到我看到一些略有不同的图解。 最后2个采用1us时间标度

这是几张同样的镜头，主板拉力~30uA。 我不能将其置于5mA模式，所以我可能必须将C11重新添加到主板上。

我还忘了说我对这些图解很懒惰，用鳄鱼夹来做地面。

下面是C11在电路中和5mA模式下的电路板的外观。 我确认您可以触摸滤波器回路，从而将电流消耗降至uA范围内。

感谢您提供这些数据。

您的系统有许多部件，因此我们需要隔离电源以调试电源。 您是否可以在充电器后，从电源输入端施加直流电压？ 您是否能够使用仪表或电流探头测量负载电流？

上述数据的电池电压是多少？

我正在使用Keysight台式仪表测量电流，该仪表非常精确。 当拍摄这些镜头时，蓄电池电压为~4V。 由于充电器的输出连接到蓄电池，此设计的输入基本上在充电器之后。 我可以用台式电源替换电池电源电压，如果您认为这有助于隔离此电压。

负载电流由Keysight测量，Keysight与这些图的电池串联。

我给你发送了一个完整电路的PM。

感谢您对此进行调查。

啊，是的。 您有一个简单的充电器，而不是PowerPath等。是的，请用直流电源更换电池，并查看其行为是否相同。 它也可能随电压的变化而变化，因此从4.2V至~3.3V不等，查看安装C11时电路是否正常工作。

当电路消耗较高的电流时，万用表测量的负载电流是多少？ 此电流直流电流是在变化，有峰值等吗？ 上述哪一波形对应于此状态？

我使用直流电源代替电池完成了该测试，我相信这种情况是一样的，但我会回去再运行一些其他测试。 当我说同样的话时，我指的是主板进入一种其消耗电流为5mA而不是~35uA的状态。

从周五晚上开始，我在没有C11的情况下开了板，并多次启动振动电机。 每次激活电机时，我都能看到它拉动~50mA，然后稳定在~35uA范围内。 电路对手指触碰不像C11就位时那样敏感。 我唯一注意到的是，有时在我启动电机后，电流消耗从50mA降至~12mA 1-2秒，然后降至35uA水平。 当我连接到设备并读取特性时，万用表上的电流消耗峰值非常短暂，几乎看不到，因此这似乎是另一种不稳定状态，但它能够"自恢复"，这与电路中的C11不同。

高电流模式是我所称的"5mA模式"，因为这是主板休眠时仪表读取的电平。 去除C11后，该液位为~35uA。 当我在示波器上看到这种情况时，我看到了一些峰值，但我认为这是在BLE从深度睡眠模式转变为睡眠模式并执行监视事件时。 系统永远不会完全休眠，因为它必须唤醒，广告和执行其他任务。

现在，取下C11后，系统似乎"更稳定"，移除C11后，我无法进入"5mA模式"。 让我感到困扰的是，原始电路应该按照数据表使用，而C11的拆除与我预期的完全相反，因为在较低的输出电压下拆除另一极，而不是C11/R8产生的电极。

由于我已经移除了C11，我想借此机会使用直流电源代替电池运行一些测试。 我从4.2V开始，降至3.2V。 在每个液位，我启动电机数次，并确认当前液位将降至35uA。

在4.0V电压下，我看到它卡在~13mA的电流消耗下，因此我探测了开关节点：

我一取下示波器探头，电流就降至35uA。 我可以在4.0V的电压下运行此测试，大多数时候，我看到12mA电平持续~1秒，但有时会持续8秒。 但是，我相信它总是会降至35uA，而C11在电路中时，它会无限期地保持在5mA

在VIN=3.2V时，电流升至略低于1mA，信号如下所示：

我所看到的一切都指向补偿网络和监管机构进入不同的状态，这导致了监管机构在这种模式下的低效导致当前消耗水平的提高。 我不在乎3.2V的电路，因为它开始推动蓄电池和调节器的极限，因为输出电压设置为3.1xV。

如果您仍然认为重新添加C11并使用直流电源运行这些测试，我会执行这些测试，但我开始认为它们不是必要的，我们需要找到适合此情况的网络。

我不确定示波器探头的电容，因为我损坏了我的Tek探头，并且只有一些第三方探头的电容可能高于正常电容。 我以前没有使用稳压器时对电容具有这种"极端"的灵敏度，但我也没有那么担心电路操作的uA水平。

我确实需要弄清楚这一点并确定如何处理使用C11构建的6000 主板。 现在，移除C11似乎有助于并可能完全消除问题，但我需要了解这一点，并确保我们仅执行1次返工(如果有)。

再次感谢您的帮助！

下面是使用工作台万用表(设置为每0.3毫秒测量一次)(0.02 PLC)得出的一些电流消耗图。 这些都使用直流电源，而不是电池。

以下是未安装C11的图解。

直流电源设置为3.6V

直流电源设置为3.8V

直流电源设置为3.6V

下面是C11返回电路的图。 当您看到电平从5mA或3mA (电流较低，电源电压较低)下降时，我触摸补偿网络时会发生这种情况。 该电路继续运行，只是微调了预期的休眠模式电流~35uA。 当我启动电机时，会出现较大的长峰值。 您可以看到，电机运行后，电流消耗的"静息水平"仅会下降5mA/3mA水平。 这是非常可重复的。

直流电源设置为4.0V，安装了C11

安装了C11的3.7V直流电源

在您昨天发布的第一个波形上，Vin上似乎有一个交流信号。 您可以添加更多输入电容以稳定输入总线，并查看这是否有任何影响。

此外，您能否通过PM发送电感器和4个电流罩的部件号？

您的电路似乎具有噪音敏感性。 因此，您可以尝试一些方法，无需触摸即可查看获得低电流消耗电路所需的条件。 您可以尝试：
用电线将C12/R9的GND连接到GND针脚上方的通孔(而不是连接到GND垫和第二层上的PCB)，

将FB电阻降低~10x，同时保持C11/C12在每个 www.ti.com/.../slyt469.pdf的位置(但vlauves要大10倍)

我现在不明白为什么我知道移除C11会使电路更稳定，触感更低(或无)。

我不确定您所看到的AC组件是否是昨天的图解，可能是因为它是从直流电源运行电路？ 由于电源是电池，这是否已经类似于输入上的附加电容器？

我不愿意开始吊装组件和添加电线，只是因为这不能解决已经构建的6k电路板的问题。

此外，您说要尝试将FB电阻降低10倍，但这将增加轻负载下的电流消耗。 我不确定有多少，可能可以忽略不计，但如果杆依赖于RXC，我会弄不清这能为我提供什么帮助？ 我承认，到目前为止，我很幸运地完成了所有其他设计，因为我们不必担心杆位的放置，并且能够遵循数据表指南。

我认为我没有向您展示C11在电路中且主板处于5mA模式时SW节点的外观：

我们刚刚进行了将电阻器更改为1/10的电流值(523k/100k至51k/10k)和将电流盖更改为10x (68P/330p)的测试，该板的作用相同，因为它卡在5mA电平，当我触摸电路时会下降。

让我借此机会就E2E中提供的支持的期望达成一致。 我们在此提供我们的经验，建议等，帮助您为客户设计最佳产品。 (社区中的其他人也可以这样做。) 您的产品最终是您公司的产品，必须由您(您的公司)设计和验证。 我们不提供工程或咨询服务。 最终设计，以及在您的应用程序/系统/环境中进行必要的验证和测试，是您在一天结束时的责任。



现在，回到技术主题。 此处介绍的所有测试都旨在提供有关您所看到的行为的信息，从而使您能够就如何继续进行做出最佳决策。 它们并不一定是'解决'去实施。


啊，SW的波形看起来是交流耦合的。 但我想你在星期五的5：10发送了同样的波形？ 这些波形指出IC切换太频繁是电流消耗较高的原因。 这可能是负载正在执行的操作的结果(例如，每隔几个usec绘制一次峰值电流)。 您是否有电流探头来测量电感器电流并查看是否符合PFM操作的2个标准之一？

电池的阻抗通常应低于直流电源(接线)，但这取决于您使用的特定电池及其阻抗。 可能仍值得检查更多的Cin和/或Cout是否改善了电池的行为。

这种行为是发生在所有系统上还是仅发生在少数系统上？

这是一个很好的调试实践，可以测试EVM上的电路和工作条件，以查看是否重复出现此行为。 如果不是，请将EVM上的组件(L，C等)更换为您的组件，并查看是否仍然出现此问题。

我找不到任何有关Cin和Cout帽直流偏压的信息。 您是否已选中此项？ 其他的消极者看起来很合理。

感谢您进行较小的电阻测试。 不同的结果表明噪音进入FB。 情况似乎并非如此。 您是否尝试删除C12而不是C11？

我意识到使用不同的IC太晚了，但TPS6.274万或TPS62.7431万提供了具有低得多IQ的3.1V固定输出电压。 这将使待机电流消耗从~35 uA下降到更低。

您好，Chris：

是的，我明白。 我确实怀念过去的美好时光，当时有当地FAE前来帮助为客户提供支持。 我们最初在不同的条件下运行了测试和几块板，但回想起来，我认为我们在实施所有深度睡眠模式之前就已经执行了测试，因此我们可能错过了这一结果。 这也不是每一个董事会都出现的情况，也不是每次都出现的情况。 我现在专注于一个电路板，这似乎在大多数时间都发生了，如果不发生，那是在我操作电机后发生的。

我在其他设计上使用了TPS62x系列，但我认为我选择了LM3671作为低成本解决方案。 我以前从未使用过这样的电压调节器，所以当我发现这种情况时，它真的会穿过我的环路(我猜这是一个双关)。

我将获得有关直流偏置规格的详细信息，但我认为我有足够的余量，因为输入4.7uF的额定电压为16V，输出电压为10V。

我不记得我是否尝试移除C12而不是C11 (我认为我这样做了，但没有帮助)，所以我一定会这样做并报告结果。

35uA是蓝牙，电池充电器，加速计和调节器的组合。 查看调节器的规格，它可能会造成其中的一半！

作为备份计划，我在3.1 这个周末看了LP5907MFX-NOPB/LPB。 它是一个线性调节器，具有相同的引脚，看起来可以工作，但这当然是一个相当大的返工，所以我希望不要继续下去。 LM3671被选为成本与性能之间的平衡点，我认为TPS62x对该产品来说只是有点太多了。

再次感谢您的帮助，希望今晚晚些时候我会删除C12结果。

只需简单说明。 我让该板运行了一夜，返回后仍处于35uA水平。 我激活了电机，它降至5mA模式。 我触碰了回路，电平降至35uA。 我做了三次，结果都是一样的。 我无法解释为什么昨天晚上它看起来是有效的，而今天早上它却不能。

有趣的是，输入上限影响了行为。 值得尝试使用已知良好DC偏差的新上限，例如Murata。

所以在我今天早上对主板进行测试后，我让它断开电源，因为它的行为与我昨天晚上看到的不同。 现在，它看起来仍然很好，没有卡在5mA模式下。 这不是一个热问题，因为当主板就在那里时，电流消耗非常少。 我刚刚测量了电池电量，电压为3.98V，所以电量几乎已满。

我再让主板运行一个小时，然后再次测试，看看结果如何。 如果这是输入电容过低的问题，我真的会感到惊讶。 在数据表中，它指出 "指定良好性能的最小输入电容是3V直流偏压时的2.2 µF；5V直流偏压时的1.5 µF，包括公差和超环境温度范围"。 我使用的是额定电压为16V的0603 4.7uF，输入电压为~4V，因此这种CAP DC偏置曲线几乎必须是一个陡峭的悬崖，才能使电容下降得多。 最重要的是，我在蓄电池充电器的输入端还有一个1uF，电源是110mAh锂离子，因此向PFET供电的问题应该不是问题，因为电机的拉力小于1C。

我只是想了解(当然也要解决)这个问题。 您是否能够与任何人讨论移除C12似乎也会影响电路行为的原因？ 从所有这些测试来看，问题似乎与调节器如何进入和退出PWM/PFM模式有关，这导致调节器效率降低，并消耗更多电流。

是的，我同意有效电容可能足够高。 但我们不知道这是事实。 这些较小的电池具有较高的内部阻抗，这可能也会影响事物。

这里有两个电容，它们的特性与您的电容相同，但在4V时，有效电容几乎有50 % 差异：电容随电容的不同而变化很大
psearch.en.murata.com/.../GRM188R61C475KAAJ#.html
psearch.en.murata.com/.../GRM185R61C475KE11#.html

是的，C11和C12会影响在FB引脚处观察到的信号，该引脚是IC工作的(唯一)输入。 FB上的信号直接控制开关行为。

天哪，第二个帽子根本就不是一个帽子！ 我通常会尝试对调节器的输入和输出电容进行一些偏置，但这一项目却受到了影响。 我刚刚检查了蓄电池的规格，如果您相信，它列出了< 190mOhm的阻抗。 我知道这比陶瓷盖要高，但我的总体感觉是，电池将能够提供良好稳定的低噪声功率，因此输入电容量在这种设计中不应该是至关重要的。

我请求使用的上限的DC偏倚昨天晚上请求的时间有点晚，所以我明天才会收到该数据。 我可能还要再等一个小时，然后运行电机，看看我得到了什么结果。 我担心我今天早上走的时候电路回到了5mA模式。 如果是这种情况，我遇到的唯一解决方法就是删除C11，但根据我的理解，这毫无意义。

我尝试使用WebBench查看不同的波德图，但它不允许您移除电路中的部件，也不允许我设置低电流输出。 您是否有工具允许您运行图解，以便我们可以看到当电流从35uA变为50mA时移除C11的工作情况？

如果输入电容证明是可行的解决方案，我计划使用输入电容器进行实验，以降低电容。 这应该告诉我这是不是原因。 我更倾向于薪酬网络，但这是基于能够接触电路并改变结果。

所以我又回到了电动机，它回到了5mA模式。 每次激活电机时，电路仅降至5mA，而不是35uA。 每次触碰处于5mA模式的电路时，它都会下降并保持在35uA。

我在SW节点处于5mA模式时探测到该节点，其外观如下所示：

我一取下示波器探头，电路就下降到35uA。

这增加了另一个轻微的扭转，因为当电路来自冷启动时，额外的输入电容似乎对电路有帮助。 经过一段时间后，电路恢复到5mA模式。 我知道在不到3个小时内就能完成，因为这就是我今天早上等待的时间。

因此，我们似乎又回到了删除C11这一唯一可能的解决方案。 我喜欢添加输入电容，因为至少可以用可能有意义的东西作为后盾。 移除C11只是需要合理的理由，以便它现在成为可接受的解决方案。

我认为这不是传统的环路不稳定，因为您的负载电流非常低。 您只是在PFM操作中(或者您应该是这样)。

最后一个旋钮尝试使用较大的(例如，3.3uH)电感。 有时，在电压较高和占空比较高的情况下，电感器电流的下斜率在关闭时间内相当陡。 较大的电感会降低此速度。

当您说我只是处于PFM模式时，您的意思是指工作时间的100 % 吗？ 这不是事实，因为我可以在电机激活时看到PWM操作。 我需要返回并重新阅读数据表，以了解调节器何时在两种模式之间切换，但我确信脉冲频率至少会发生变化，并且我已经显示了这些示波器图。 我知道在不同的输入电压下从PWM切换至PFM，然后切换回PWM，因此我已经使用电池运行了大多数测试，这可能会解释一些差异。

昨天晚上，我将我一直在测试的主板放回原始组件，并拆除了C11。 现在它已经运行了12个多小时，没有C11，昨天晚上和今天早上，我已启动电机数次。 我没有让主板卡在5mA模式下，我认为从之前的任何测试中，当移除C11时，主板都没有卡在5mA模式下

我将寻找另一种电感器，然后今天尝试该测试。

我的意思是，在~35uA的待机模式下，您肯定处于PFM模式。 因此，此时不是传统环路不稳定(低相位余量等)的问题。

听起来您已经证明了删除C11，但没有任何其他更改也起了作用(或根本没有)。 我建议尝试使用更大的电感，作为一项信息，并在更多单元/系统上进行不带C11的测试，以获得对该变化的信心。

好的，谢谢，只是想说明PWM/PFM模式。 我几乎相信100 % ，我遇到的问题是因为电脑控制器在两种模式之间转换时遇到了问题。 我无法解释为什么拆卸C11允许调节器以"真实"的PFM运行，这仍然困扰着我。

我要打电话去重新设计100块板并对这些板进行测试以收集更多数据。 我将继续在工作台上进行实验，并使用更大的电感器进行测试。

我认为我是唯一遇到这个问题的人？ 是否有来自National Group的设计工程师可以提供有关此零件的一些见解？

您是否能够在EVM上运行某些测试？ 这是隔离IC，部件选择，布局等问题的一种方法

如果您没有EVM，请通过PM发送您的地址，我可以向您发送一个。

是的，当您的应用中Vin到Vout的下降幅度很小时，LDO最有意义。 它的效率会降低，因此电池运行时间会缩短，但在您的系统中可能不会太坏。

我向您发送了一个EVM和一些样片。 您可以获取其中一个示例并将其放入您的系统中，以查看问题是否仍然存在。 然后，从您的主板上取出显示问题的IC，并将其放在EVM上。 查看问题是否仍然出现。