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[参考译文] TPS61094EVM-066：评估模块(第二单元)有缺陷或尝试使其正常工作时出错

admin
Guru**** 2526940 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61094EVM-066, TPS61094

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/1106338/tps61094evm-066-defective-evaluation-module-2nd-unit-or-mistake-trying-to-make-it-work

器件型号：TPS61094EVM-066
主题中讨论的其他器件： TPS61094

此查询涉及怀疑有故障的德州仪器(TI) TPS61094EVM-066评估模块或尝试测试此评估模块时出错-这是一种明显的可能性。  此评估模块使客户能够使用 TI TPS61094的不同工作模式进行实验。 对于我们的应用，我们打算在“自动降压/升压模式”中使用 TPS61094。

我们使用的是 Beagle Bone Black (基于其他 TI 产品)单板计算机、该计算机需要在断电前完全关闭其操作系统和 MySQL… 或数据库中发生错误的情况。 借助超级电容器和 TPS61094的额定运行、我们应该能够承受工业客户端经常发生的随机断电。  交流电源中断后、我们只需让 Beagle Bone Black (BBB)板在5伏下运行12秒、 直到各种软件系统(尤其是 MySQL)正常关闭。 12秒后、我们很高兴在没有电源的情况下保持安静、直至交流电源中断得到修复、5伏电压返回 BBB。

我们的要求非常简单、并且符合 TPS 61094的规格。 此外、评估模块将是我们在应用中测试该芯片的简单方法。 如果我们可以使该评估模块按规定工作、我们只需将正常的5伏电源连接到 TPS61094评估模块的输入端、并使用我们的原型板之一将该模块的输出端连接到 BBB 的电源输入端。  这应该是一个三个简单的测试--但它并没有这样的结果。

尽管我们是经验丰富的个人(BS-EE、MS-EE、来自 Big 10大学的博士-EE)、拥有总共50年的经验、但我们仍然可以犯"愚蠢/愚蠢"的错误。 先进的工业经验和多年的经验不能保证不会出现错误。

我们所有的测试都产生了相同的电气响应-- --输出电压精确跟踪输入电压。 也就是说、输出电压和输入电压的值是相同的。 超级电容器上没有可测量的电荷(0伏)。  TPS61094 IC 可能是 DoA/损坏/损坏的，但它似乎是在“强制旁路”模式下运行的。

引脚#5 (SW)上没有可测量的1MHz 脉宽调制频率

当输入电压降至目标输出电压以下时，“BOOST”模式无法运行，当输入电压升高到目标电压以上时，“BUCK”模式无法运行。

在该器件的12个引脚中的每个引脚上测量的电压对于每个不同的引脚似乎都是合理的。 引脚#5和#6除外。 没有1MHz 信号、超级电容器上没有电压(如上所述)。

对于我们的测试、我们将板载跳线设置如下：

J1和 J5用作 Vin+和电源接地

 J7 (+)和 J10 (-)连接到我们的35法拉超级电容器、同时尊重超级电容器的极性。

J11 (模式)和 J12 (EN)均设置为“高电平”，使用提供的跳线块将引脚1连接到引脚2。

J11和 J12将芯片的工作模式设置为根据需要自动降压或升压；这是我们关心应用的模式。

J3 (Vout+)和 J6 (Vout-)用于将输出电压连接到电阻负载、以进行初始测试、包括(30 0hms、100欧姆、1M 欧姆)

JP1和 JP2被设定为短接引脚2和3。 在超级电容器模式下使用该器件时需要使用这些设置。 此 JP1和 JP2配置将我们的35法拉超级电容器连接到 TPS61094 IC 的引脚6和 L1的一侧、即2.2uH 电感器。

JP3连接到 R6 (13.0k Ω)、以便 TPS61094的引脚#12 (Vchg)通过13.0k Ω 接地。  这会将 超级电容器充电电压限制设置为2.7伏。

JP4将 R26 (75.0k Ω)连接到 TPS61094的引脚#11 (Ichg)、以将充电电流限制设置为250mA。

JP5将 R45 (274千欧)连接到 TPS61094的引脚1 (Osel)、以将输出电压设置为5.2伏。

对于这些测试、负载设置为30欧姆、100欧姆和1M 欧姆。 所有电阻器均单独测量、以确认电阻值

在这些测试中、我们的超级电容器是一个35 F 器件、对于充满电的单元、额定电压为3.0伏、而不会损坏电容器。 该电容器经过独立测试并充电至1.5伏、没有任何问题。

TPS61094在强制旁路模式下似乎“卡滞”，即使 EN 和 MODE 线路都通过板载跳线设置为高电平。 此外、我测量了进入引脚2 (MODE)和引脚3 (EN)的电压信号。 这两个值都跟踪了 Vin 电源电压。 输出电压也精确跟踪输入电压 ，如“强制旁路模式”所述。 在这些测试中、Vin 电源电压从2.9伏变为5.1伏。

图片如下：

我们的 TI TPS61094EVM-066评估模块副本照片、该评估模块具有测试元件–35法拉3.0伏、超级电容器和30欧姆功率电阻作为仿真负载。

 

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    TI__Guru**** 2526940 points
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    尊敬的 James：

    感谢您联系 E2E、很抱歉这个测试问题。 我是否可以首先检查超级电容器在测试中是否已完全放电？ 我注意到您提到"超级电容器上没有可测量的电荷(0伏)"

    由于负载电流很小、当 Vin 发生变化时、芯片应始终在 Buck_on 和 Boost_on 状态之间切换、并且切勿进入旁路模式。 您能否检查一下、首先为超级电容器充电一点电压、例如0.5V-1V、然后将 Vout 增大 到5.1V 以上、以了解会发生什么情况？ 如果仍然不 起作用、您能否测量 Vin、Vout、SW 和超级电容器电压以进一步分析？

    很抱歉、我现在无法进入办公室、或者可以在我们的 EVM 上进行测试。 希望我能在下周晚些时候进入办公室检查一下。

    此致、

    俞宗怡

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    TI__Guru**** 2526940 points
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    Eric、

    感谢您的回答。

    我们在超级电容器上仅测量0.0至0.007伏(1至7毫伏)-我们认为这是电压表或电路中的"噪声"-我们称之为"本质上为0伏"。 超级电容器上绝对没有明显的电压-在我们的任何测试中、没有任何电压接近0.5伏。

    根据您的备注、我们进行了一些额外的测试：

    我们尝试了降压模式、尽管我们没有更改 J11或 J12跳线。 J11 (模式)和 J12 (EN)仍设为高电平。 我们使用了相同的输入电压4.95伏、并使用 JP5跳线 将跳线移至 R33 (4.75 k 欧姆)、以在输出端选择3.3伏。 我们将负载电阻降低到7.5欧姆。

    在本次测试之前、我们已排出超级电容器中的所有电荷、使其测量值小于0.000伏(< 0毫伏)。完成此测试后、我们等待了60秒以开始测量： VIN (测量值)= 4.95伏、Vout (测量值)= 4.867伏、超级电容器电压(测量值)= 0.004伏(4毫伏)。 我们还测量了 SW (从 TP1到 GND)- V-SW - DC (测量值)= 0.0036伏特(3.6 毫伏)。 此外、V-SW-AC (0.000伏)和无可测量频率(1MHz)信号。

    我们返回测试升压模式(再次没有更改跳线 J11或 J12)

    我们通过移除 Jp5跳线插头将所需的输出电压设置为5.4伏。   我们 使用了相同的输入电压4.95伏。 我们使用 了与前一个测试相同的7.5欧姆负载电阻。 在此测试之前、我们已排出超级电容器中的所有电荷、使其测量值小于0.000伏(< 0毫伏)。 施加输入电压后、我们再次 等待60秒以开始测量：VIN (测量值)= 4.96伏、Vout (测量值)= 4.872伏、超级电容器电压(测量值)= 0.003伏(3毫伏)。 我们再次测量了 SW (从 TP1到 GND)- V-SW - DC (测量值)= 0.0031伏(3.1 毫伏)。 此外、V-SW-AC (0.000伏)也没有可测量频率(1MHz)信号。

    当我们查看这些数据时、我们得出结论、TPS61094 IC 已死。 但是、我们如何能够收到两个 EVM 套件、这两个套件都具有相同的视在死区 TPS61094 IC？ 其他人是否已经报告过此问题？ 顺便说一下、根据装运箱、第一个 TPS61094EVM 套件的"密封 DT"值为01/06/2022、第二个 TPS61094EVM 套件的密封 DT 值为01/11/22。

    我们希望相信我们正在做一些愚蠢的事情、或者我们忘记做一些事情。 由于连接器问题始终可能是 PC 板上的问题或损坏的布线、因此我们使用非常微小、尖锐的探头测量了 TPS61094 IC 本身的电压。 物理器件上的测量电压均与我们在上面报告的电压一致。 信号和电源将传递到 IC。

    Eric、我们很乐意听取您的任何建议。

    此致

    James

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     尊敬的 James：

    我是否可以查看您在哪里获得了 TPS61094 EVM、它是来自 TI.com 还是其他方法？ 其他客户可以在降压/升压模式下成功评估 EVM、并且以前没有此类问题。 正如我之前回答过的、很奇怪器件锁定在旁路功能中。 我认为器件不会很容易损坏、因为电流和电压都很小。

    您能否检查一下、首先为超级电容器充电一点电压、例如0.5V-1V、然后连接到 IC 进行测试？ 我想、sup 电容器已完全放电、并以某种方式影响正常运行。

    我将在本周的实验室中基于 EVM 进行一些基准测试、希望我能够成功设置测试。

    此致、

    俞宗怡

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    TI__Guru**** 2526940 points
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    Eric、

    让我尝试按您最后一条笔记的顺序回答您的问题。

    1) 1)我们从 Mouser Electronics 购买了两块(可能有缺陷)评估板。

    2) Eric、此问题以前发生过、并在您的论坛网站上进行了说明。 …

       -- e2e.ti.com 论坛中的另一个用户似乎有同样的问题-- Vout 跟踪 Vin --无论是否有跳线。

    TPS61094EVM-066：输出电压

    3) 3)我在我的两个评估模块板上只遇到了"器件锁定在旁路模式"-我认为这并不奇怪。

    4) 4)我有 EE 经验、希望我不会损坏电路板。 我从未向 Vin 施加超过5.5伏的电压、仅测量其他位置。

    5) 5)正如我在之前的两个响应中所述、超级电容器上没有可测量的电压。 但是、当我断开超级电容器与电路的连接以对其进行测试时、我可以以正常方式对超级电容器进行充电和放电-对于35法拉电容器。 我不认为超级电容器有缺陷。 但是、在电路中(如上所述)、我在测试期间从未测量到超过5毫伏的电压。

    6) 6)我们进行了一些额外的测试。 这次我在10分钟的测试时间内将输入电压从5.5伏更改为4.6伏，改为3.3伏 ，每个输入电压大约为3分钟。 在这些测试过程中、我无法在超级电容器上测量超过3毫伏的电压。 对于每个输入电压，输出电压跟踪输入电压--在50至100毫伏范围内。 (驱动7.5欧姆电阻负载的输出电压略低于输入电压-(旁路模式)。 在此系列测试中、超级电容器开始在0.000伏下放电、在测试期间、我测量了3.1毫伏至3.3毫伏。

    TP1处的电压(主要是 VSW)测得的直流电压为3毫伏、交流电压为14毫伏、并且没有可测量的频率信号。 -所有测试条件都是一样的。

    对于今天的这三项测试、输出跳线 JP5设置为 R44以获得5.0输出电压设定点。

    Eric、我不介意再尝试另一个评估板、但我可能需要不同批次的评估板。 我不确定 Mouser 是否有"新"库存。

    我真的想让这项工作成为可能、所以请阅读我的3篇文章、并帮助我解决问题。

    此致、

    James

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    TI__Guru**** 2526940 points
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    尊敬的 James：

    您的问题与 附加的威胁不同。 在这种威胁下、可以为超级电容器充电、当 Vin 低于目标电压(升压状态)时、器件可以调节目标电压。 对于您的描述、器件根本无法为超级电容器充电。  

    如果您认为器件可能已损坏、则可以将 EVM 设置为纯升压功能并测试它是否可以正常工作进行检查。

    如果器件未损坏、我仍然认为工作台设置会导致此问题。 建议测试 此类条件：  

    1.停电。

    2.设置跳线：目标 Vout 跳线设置为3.3V、目标超级电容跳线设置为2.7V。

    3.将输入电压设置为4V。 使能输入电源。

    4.测量 SW、超级电容器电压。

    此致、

    俞宗怡

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    TI__Guru**** 2526940 points
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    Eric、

    我按照您的建议尝试了您的设置建议。 我在这方面取得了一定的成功、大约每两次或三次尝试一次、超级电容器将充电至2.65伏、然后移除主输入电压(您建议的电压为4.0伏)、 输出电压将从3.90伏变为3.3伏、然后保持3.3伏持续70秒。 在我的测试中、我使用的是35法拉超级电容器、 当 Vin 设置为0或断开时、我们使用7.5欧姆电阻负载、总输出电流为0.44安。 尽管这组参数对 我的应用程序不起作用、但这是一个开始。 这是我在实验室测试中第一次能够观察到、超级电容器充电至2.7伏、然后当输入电压被移除时、TPS61094向输出端提供3.3伏电压

    遗憾的是、我重复了完全相同的测试多次、结果不可靠-有时电路板会如上所述工作、有时超级电容器不会充电、当 Vin 电源被移除时、输出会立即下降到0伏。  

    在这些测试中、Vin 设置为4.0伏、我一直等到超级电容器充电至2.65伏。 我通常等待大约4分钟、充电电流(Icharge)设置为250mA、超级电容器终端电压设置为2.7伏。 超级电容器充电后、我断开了 Vin 电源电缆、并监控了负载电阻器(7.5欧姆)的输出电压。 大约70秒后、输出电压变为0.0伏。 我在没有连接到评估板的电源的情况下又等了2分钟、然后我们将评估板重新连接到 Vin = 4.0伏。 它只能在大约30%的测试中正常工作--也就是说，在正确运行期间，超级电容器将充电至2.7伏，当我移除 Vin 输入电源时，输出将为3.3伏，持续70秒。  

    在使用这些设置的所有其他测试中、大约2/3的测试中、超级电容器将不会充电-也就是说、超级电容器电压保持在低电平、并且在4分钟超级电容器充电时间内不会改变。 当我移除 Vin 时、输出将立即从3.90伏变为0.00伏。  

    在 我的电路板上进行了两天的测试和实验 之后--我现在认为我的电路板或 TPS61094 IC 有缺陷，这就是为什么...

    1) 1)我发现外部直流电源的输入电压与 Osel 设置之间的差值必须大于1.0伏----以便电路板能够可靠地为超级电容器充电并在我移除外部电源电压时向输出端提供电压。

    我们发现、如果我们使用5.0伏作为输入电压、并为 Osel 选择3.7伏、 对于每个测试、超级电容器将充电至2.7伏、并在 Vin 电源被移除时将此电荷输送至输出- 100%测试使用这些设置成功！

    TPS61094的数据表(第7.4.5.1节-路径5说明)建议、该 IC 的 Vin 值与电阻编程的 Osel 电压值之间仅需0.100伏的差值。 我无法使小电压差工作(Vin 和 Osel 值之间的电压差小于0.5伏。

    2) 2)我无法在 我们的新设计所需的模式下使用此单元。 也就是说、当我失去外部电源的5伏电压时、我希望 TPS61094和超级电容器为输出提供4.8伏至4.9伏的电压、并保持设备运行、直到我能够在单板计算机(BeagleBone Black)上正常关闭软件服务。 我需要大约8秒钟才能正常关闭 MySQL 和其他服务，然后才会断电。

    该器件的输入电压值与 Osel 电压值之间是否需要1.0伏或更高的电压、以便 TPS61094为超级电容器可靠充电、并在输入功率变为0时向输出端提供电压。 如何使其在输入电压和 Osel 电压之间仅相差0.2伏特的应用中可靠运行？

    或

    我的评估板(TPS61094EVM-066)或评估板上的 IC TPS61094是否有轻微缺陷？

    (如果这是设计行为、我不应浪费时间来获取另一个电路板以获得相同的结果。)

    我在这里描述的行为是错误还是特性？

    Eric、请告知我这些测试结果-这是该器件的正常行为还是不良器件、我应该使用另一个评估板重试？

    此外、如果我的器件有缺陷(电路板或 IC)、我可以在哪里购买能够正确显示此 IC 特性的评估模块？ 这是我从 Mouser 购买的第二个器件、我担心他们有一批器件、这些器件有一些缺陷、正如我在这里所描述的。  

    此致、
    James

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    TI__Guru**** 2526940 points
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    尊敬的 James：

    很高兴听到我们在这方面取得了一些进展。  

    当 Vin=5V 且 Osel=4.8V 时、TPS61094应该工作。 我已经在 EVM 上对其进行了测试、它可以完美地工作。 您的输入电源线电缆有多长？ 输入电缆上可能会出现较大的压降、并且 Vin 引脚上的实际输入电压低于 Osel 电压。 您能否在 TPS61094上测量 Vin 引脚电压？

    此致、

    俞宗怡

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    Eric、

    感谢您的建议。

    以下是我们今天学到的内容。

    1)我们的电源线长度为8英寸、由14 AWG 电缆制成。 从我们的电源到评估板 Vin 接口没有可测量的压降。 从电源单元 到 TPS61094 IC 引脚4之间没有可测量的电源压降。 我在每个位置测量的电压为5.02伏。

    2) 2)文档中的一条注释导致我考虑使用7.5欧姆至100欧姆的较大电阻器来减小仿真负载。

    TPS61094数据表中

    第7.4.5.1节-路径5说明"...在 BUCK_ON 状态下、如果负载较轻且输入电压低于输出目标电压+ 100mV、TPS61094可进入 BOOST_ON 状态..... "

    当我将输出引脚上的负载电阻器增加到100欧姆时。 我能够在输入电压= 5.0V 和输入电压为4.5V 时使其可靠运行。 但是、在输入为5.02伏且负载为100欧姆的情况下、我无法使该单元在 Osel = 4.8V 时工作。

    此外、100 Ω 负载和4.5伏 Osel 对于我的应用来说不是一个实际的测试。 我的单板计算机可以在0.25A 至0.6A 之间使用、具体取决于它所处理的任务。 为了正常关断、我可能需要在0.30A 至0.35A 之间、最低4.8V。

    我们还发现、如果 Vin 设置为5.25V、Osel 设置为4.8V、则系统在100欧姆负载下工作、但不在30欧姆负载下工作、而不是在7.5欧姆负载下工作。 负载为100欧姆时、Vin 和 Osel 之间的差值必须大于或等于0.5伏。 在30欧姆负载下、Vin 和 Osel 之间似乎需要0.7伏到1.0伏的差值、而在7.5欧姆负载下、差值必须大于1.0伏。

    你认为----

    1) 1)我有一个坏的 IC 或坏的评估板

    2我有一个错误的设置 -例如，我尚未调整充电电流 (设置为250mA)。 如果我更改此值以使该单元适用于我的应用、则在这些测试中使用35法拉超级电容器。 我需要5.0V 至5.2V 的输入电压、4.8V 至5.0V 的选择电压以及大约0.4A 或的负载电流  

    3) 3)我是否应考虑更改不同的设置或

    4) 4)数据表中是否有我缺失的内容？ 或

    4) 4)我是否尝试执行此器件不设计的操作？？？？？  

    Eric、请向我提供  有关"此部件是否适用于我的应用？"问题的建议或答案。

    此致、


    James

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    尊敬的 James：

    有一点、我可以确保 TPS61094适合您的应用、许多其他客户也很好地将其用于类似的应用。 我不能说您手头的 IC 有问题、因为慕斯或 Digi 键始终没有问题。 根据您的理解、设置也是正确的。

    我已经在 EVM 上对其进行了测试、它可以根据您的应用成功运行。 唯一的区别是 SUP 电容、但我也将其设置为2.7V、250mA。 也许您可以录制一个视频进行测试、我可以检查它吗？

    此致、

    俞宗怡

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    我将在明天录制测试视频并将其发布在该论坛上。

    您在测试中使用了多大尺寸的超级电容器(电容值)？ 我使用了35法拉。

    明天的视频帖子....

    James

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    Eric、

    我将附上我们设置的4张照片、向您展示我们是如何完成测试的。 为了设置这些照片、我再次尝试使这适用于我们的应用-从35法拉超级电容器充电到2.7伏、在0.5安培时提供4.8至5.2伏的备用电压。 输入(电源电压)可介于5.0至5.2伏之间。

    这些附加照片的测试中。 我将输出电压选择设置为4.8伏、将充电电压设置为2.7伏、将充电电流设置为250mA。 EN 和 Mode 均设置为 High。 JP1和 JP2都设置为连接引脚2和3。 负载设置为10欧姆高功率电阻器。

    此测试失败了6次尝试中的5次。  

    对于此 TPS61094、我们需要以的工作模式显然不是一个稳定的条件。

    我最近发现、在 TPS61094数据表的第8页上显示了各种测试条件和图形、但未显示条件。

    如果我们的测试失败了6次中的5次、这可能 意味着诸如测试仪的寄生电容之类的东西会导致不稳定。 但是、在我们的工作条件下具有此类灵敏度的器件可能会在生产中出现这些问题。

    EVM 板似乎应该显示出该 IC 的最佳情况、如果该 IC 用于满足我们的条件、它应该能够顺利工作。 也就是说，如果此部件实际上是为满足我们的条件而设计的。 我们可以使该评估板在其他条件下成功工作、这一事实表明我们可能正在正确地完成大部分工作。

    如果我们将负载电流从500mA 降低到20mA、它在必要的电压下可靠工作。 但是、如果我们在应用所需的电流和电压下运行、它就无法可靠工作或根本无法工作。 也就是说、不存在超级电容器充电、移除 VINPUT 后没有输出电压。

    在我们所需的负载电流下、Vin - Vout 似乎需要大于1.0伏、否则它将不起作用。

    Eric、我们很失望。 我们投入了大量精力来尝试使测试工作、但在我们需要的条件下、我们无法获得一致的结果。 对于其他情况、这可能是一种不错的产品、但似乎不适用于我们的应用。

    查看我们的设置照片后、请向我们提供有关更改设置或配置的具体建议、以演示此产品如何适用于我们的应用。 (在这些照片中、秒表可帮助我们确定在产品中的电源突然中断时系统将提供必要的电压和电流的时间。

    Eric -现在您已经了解了我们的设置、您对我们如何使 TPS61094满足我们的条件有什么建议了。

    --詹姆斯

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    尊敬的 James：

    您的测试结果真的很奇怪。 您可以从数据表和其他 E2E 威胁中看到、许多客户在其电路板中设计了 TPS61094。 我已经在 TI 实验室的 EVM 上进行了多次测试。  

    因为您没有录制一个视频。 我可以问、当输入为5V 时、什么是输出电压和电容电压？ 当输入禁用时、什么是 Vout？ 您注意到图像中为3.982V、该电压条件是什么？

    我认为这也是一项简单的测试。 您能否尝试使用其他电子负载、电源、超级电容器和 示波器进行另一次尝试？ 这真的是一个奇怪的问题。

    此致、

    俞宗怡

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    Eric、

    我们今天用的各种组合进行了19次测试

    负载电阻器(10欧姆、50欧姆、100欧姆和开路)和

    超级电容器(10法拉和35法拉)和

    超级电容器上的不同初始条件(0.7伏或0.000伏)要获得0.00伏、我在先前的测试之后通过0.1欧姆电阻器短接 SuperCap)

    每次测试都需要5到10分钟才能完成。

    为了确定稳定性、重复了一些测试。

    9个测试成功、10个测试失败。 (也就是说、我们大约一半的测试成功)

    但对我们来说最重要的是、在我们的产品所需的条件(输入电压= 5.2伏、输出电压= 4.8伏、超级电容器= 35法拉、负载= 10欧姆！   这不是零，而是按照我们需要的方式工作。

    我们将一项测试定义为：如果超级电容器充电至2.65伏-- 10法拉超级电容器充电至2.65伏需要90秒，35法拉电容器充电至2.65伏需要210秒左右。 (实际上、对于超过1.0伏的任何超级电容器电压、它都称为成功)

    所有测试均使用5.17伏作为输入电压。 连接电源后、测得的输出电压为5.14伏。

    电压输出选择跳线对于所有测试都是相同的、设置为4.8伏。

    对于那些超级电容器充电成功的测试、移除输入电压后、输出电压测量为4.81伏。 也就是说、TPS61094将在输出端产生4.81伏电压。 输出电压保持在4.81伏，直到超级电容器从2.65伏放电到大约0.7伏，然后输出电压迅速变为零(0)伏。

    负载电阻器和超级电容器大小的不同组合将输出电压保持在4.81伏。 电压为4.81伏时的时间长度与简单计算一致、效率为90%。   

    此 TPS61094器件对负载电阻器的尺寸非常敏感。 我们尝试了高功率绕线电阻器和并联碳素混合体电阻器组-我们根据电阻器类型测量了无差异-差异始终基于负载电阻器的尺寸。

    我们进行了一些测试、其中我们将5.17伏输入电源连接到 EVM 板、而没有任何类型的负载-没有电阻器负载或其他任何东西。 在无负载的情况下、超级电容器在预期时间内充电至2.65伏。 在超级电容器充电至2.65V 后、我们能够手动连接任何负载电阻器。 当我们断开输入电源时、TPS61094在预期时间内提供4.81伏电压、具体取决于电容器的尺寸和负载电阻器的尺寸。

    _________________  

    Eric、我已要求您提供用于测试的电容器尺寸以及负载电阻器或负载电流。

    该器件(TPS61094)对这些值非常敏感-超级电容器尺寸和有效负载电阻器。

    告诉我您进行了此测试、器件正常工作是没有意义的。 您必须说明条件。

    如果我选择正确的条件、我可以使该器件始终如一地工作。 例如、如果我使用10法拉电容器、100欧姆负载、Vin=5.2伏、输出选择电压= 4.8伏、则该器件将工作。  此外、为了使其始终如一地工作、我必须在开始测试之前手动对超级电容器放电。 超级电容器电压 必须初始设置为0.00伏。 这是之前测试的剩余0.7伏电压、必须通过一个电阻器短接以完全耗尽超级电容器。 但是、这组条件对我的产品需求没有帮助。 TPS61094必须在我们需要的条件下始终如一地可靠地工作。 正如我说过的、说"我可以使该产品正常工作"还不够好-您必须说明条件。

    所有其他测试有时会起作用、有时也不起作用、因为没有明显的原因。 使用10欧姆负载电阻器进行的测试今天从未奏效。 只有在测试过程中我手动干预时、这才起作用-这对我们的产品来说不是一种有用的操作模式。

    如前所述、如果我们最初使用空载电阻器为超级电容器充电、然后在超级电容器电压为2.65伏后在测试中间手动连接负载电阻器、那么这种方法适用于我们的条件。 也就是说、当我断开输入电压时、在 TPS61094的帮助下、35法拉电容器将输出电压保持在4.81V 超过45秒-这正是我们产品所需的。

    但在产品的正常工业操作期间、我们无法手动断开和重新连接负载。 此外、我们的实际负载是一台单板计算机、消耗的电流介于0.25安培和0.5安培之间、具体取决于单板计算机在失去输入功率时的任务。

    我认为 TPS 61094不是一款稳定产品。 我还认为、产品只能在特定条件下工作-但数据表中未说明这些条件。

    在一组测试中 ，我能够在所有相同的条件下进行4次连续的测试--但我们只有大约50%的成功率。 这是非常令人不安的。

    Eric、当您成功进行测试时、再次告诉我您知道该产品可以正常工作、但却没有告诉我有关负载、超级电容器设置的大小以及评估板上的跳线设置的所有详细信息。

    Eric、我拥有伊利诺伊大学的电气工程博士学位。 作为一名电气和计算机工程师、我拥有超过35年的工业经验。 当然、我可以犯错、但我不是一个片薄片。 我认真地发言，当我发言时，我通常有实验证据 支持我的发言。

    不是的、我没有制作视频、但我向您发送了照片和大量数据。 (我认为制作视频以盯着没有活动部件的电路板会浪费我制作视频的时间和观看视频的时间。)

    Eric、现在您将告诉我您成功测试的详细信息以及测试配置的照片。

    --詹姆斯

     

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    尊敬的 James：

    启动失败时的负载电流是多少？  如果 负载较大、例如500mA、则 TPS61094可能无法在重负载时启动。 这可能是由重负载引起的。您可以在无负载时启动、稍后再增加500mA。

    请在下面找到我经过测试的视频。 我根据您的应用进行测试、输入电压为5V、目标输出为4.8V、支持电容电压为2.7V、充电电流为250mA、负载电流为500mA。 唯一的区别是 sup 电容为2.7V、3.3F。

    e2e.ti.com/.../_C6899198_.mov

    您可以发现、当我启用输入电源时、输出电压为4.9V、电源电容器开始充电。 当我禁用输入电源时、根据您的需求、从升压到 TPS61094、输出电压为4.8V。

    此致、

    俞宗怡

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    Eric、

    在过去几天里、我完成了24项测试。 下表包含每个测试中使用的所有参数和结果。

    我还观察到、无负载电流会导致超级电容器充电。 但是、这是一种不同的解决方案、需要一些开关和逻辑来在超级电容器充电后移除负载、然后重新连接负载。 我在数据表中没有看到这方面的任何信息。 我可能可以添加一个开关和一些逻辑来实现我的目标、但这一要求对我来说是新的、增加了我的解决方案的器件数和复杂性-但可能是必要的。

    允许哪些负载电流来可靠地确保超级电容器的充电。 规则是什么？

    从下面的数据表中、您可以看到我无法始终如一地重复您的测试条件。 实际上、在相同的测试条件下、我无法始终重复相同的结果。 在我的测试中、只有空载电流是可可靠重复的。  

    Eric -使用此产品的其他规则是什么？

    --詹姆斯

    TI TPS61094EVM 模块的测试。 对于所有测试、模式和 EN 线设置为"高电平"
    所有测试均于2022年6月20日上午9：00至晚上7：30 CDT 之间进行
    测试# 负载电阻器(欧姆) 超级电容器值(法拉- F) 输出选择电压(Osel -伏特) 充电电流(Ichg -毫安) 超级电容器充电电压(VCHG -伏特) 测试期间的时间(秒) 输入电压(Vin -伏特) 测量输出电压(Vout -伏特) 测得的超级电容器电压(伏特) 提供系统备用电压的时间(秒) 注释
    1 100 3. 4.8. 250 2.7. 0 5.18. 5.17. 0.8.
    60 5.18. 5.17. 2.66
    360度 0 4.82. 2.66
    400 0 0 0.8. 40
    2. 50 3. 4.8. 250 2.7. 0 5.18. 5.17. 0
    120 5.18. 5.15. 0.17.
    180 5.18. 5.15. 0.17.
    181. 0 0 0.17. 0
    3.  100兆欧姆 3. 4.8. 250 2.7. 0 5.18. 5.17. 0.17. 在测试3期间手动断开和重新连接负载电阻器。
    100米 320 5.18. 5.17. 2.67
    50 375 0 4.81. 2.67
    50 400 0 4.81. 0.8. 25
    4. 50 3. 4.8. 250 2.2. 0 5.18. 5.17. 0
    30 5.18. 5.17. 2.11
    60 0 4.82. 2.16.
    75 0 0 0.78 15.
    5. 50 10. 4.8. 250 2.2. 0 5.18. 5.15. 0
    60 5.18. 5.15. 2.08
    120 0 4.78 2.17.
    127. 0 0 0.68 7.
    对于所有测试的其余部分、未连续连接探头。 在临时连接点探头的情况下进行测量。
    6. 50 10. 4.8. 250 2.2. 0 5.18. 5.14. 0.7.
    160 5.18. 5.14. 0.72
    161. 0 0 0.72 0
    7. 50 10. 4.8. 250 2.2. 0 5.18. 5.14. 0 与测试5相同、但此测试失败。 与测试6类似、但如测试5中所示、将初始 SuperCap 电压设置为0V、但此测试失败。
    135. 5.18. 5.14. 0.06.
    136. 0 0 0.06. 0
    8. 100米 10. 4.8. 250 2.2. 0 5.18. 5.16. 0.06. 在测试8期间手动断开和重新连接负载电阻器。
    100米 59. 5.18. 5.16. 2.15
    50 60 5.18. 5.16. 2.15
    50 135. 5.18. 5.16. 2.16.
    50 136. 0 4.78 2.16.
    50 176. 0 0 0.69 40
    9. 50 35. 4.8. 250 2.2. 0 5.18. 5.16. 0 将超级电容器更改为35 F
    60 5.18. 5.16. 1.05
    210 5.18. 5.16. 1.95.
    330 5.18. 5.16. 2.18.
    331. 0 4.78 2.18.
    461. 0 0 0.68 130
    10. 50 35. 4.8. 250 2.2. 0 5.18. 5.14. 0.68
    190 5.18. 5.14. 0.69
    840) 5.18. 5.14. 0.69
    841. 0 0 0.69 0
    11. 50 35. 4.8. 250 2.2. 0 5.18. 5.14. 0 与测试9相同的启动条件、但结果不同
    60 5.18. 5.14. 0.02
    150 5.18. 5.14. 0.03%
    240 5.18. 5.14. 0.03%
    270 5.18. 5.14. 0.03%
    271. 0 0 0.03% 0
    12. 50 35. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.46. 0.03% 已将所有后续测试的输入电压增加至5.5V
    360度 5.49. 5.46. 2.19.
    450 5.49. 5.46. 2.19.
    451. 0 4.78 2.19.
    581) 0 0 0.672 130
    13. 50 35. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.46. 0.67 与测试12相同、但超级电容器上的初始条件除外
    60 5.49. 5.46. 0.71.
    1440 5.49. 5.46. 0.71.
    1441-1441- 0 0 0.71. 0
    14. 50 3. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.45. 0.67 与测试2相似的启动条件、除了 Vin=5.5和初始电容电压非零和不同的结果
    60 5.49. 5.45. 2.17.
    120 5.49. 5.45. 2.17.
    121. 0 4.78 2.17.
    141. 0 0 0.87 20.
    15. 10. 3. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.37. 0 将负载更改为10欧姆
    30 5.49. 5.37. 2.13
    90 5.49. 5.37. 2.15
    91. 0 4.76. 2.15
    94 0 0 0.71. 3.
    16. 10. 10. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.37. 0.4. 与使用较大超级电容器的测试15类似、结果也不同
    60 5.49. 5.37. 0.4.
    90 5.49. 5.37. 0.4.
    91. 0 0 0.4. 0
    17. 10. 10. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.37. 0 与#16条件相同、但超级电容器上的初始电压和结果除外。
    180 5.49. 5.37. 2.16.
    240 5.49. 5.37. 2.16.
    241. 0 4.72. 2.16.
    247. 0 0 0.76. 7.
    18 10. 10. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.375. 0.76. 除了超级电容器上的启动电压外、与测试17相同、但结果相同
    60 5.49. 5.375. 2.16.
    120 5.49. 5.375. 2.17.
    121. 0 4.76. 2.17.
    128 0 0 0.75 7. 重复性测试：与测试18相同、包括超级电容器上的启动电压。
    19. 10. 10. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.37. 0.78
    30 5.49. 5.37. 1.8
    60 5.49. 5.37. 2.17.
    61. 0 4.76. 2.17.
    67 0 0 0.76. 6.
    20. 10. 35. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.37. 0.76. 用35 F 超级电容器替换10 F
    60 5.49. 5.37. 1.28.
    180 5.49. 5.37. 2.16.
    240 5.49. 5.37. 2.17.
    241. 0 4.76. 2.17.
    261. 0 0 0.71. 20.
    21. 10. 35. 4.8. 250 2.2. 0 5.49. 5.37. 0.73. 重复性测试失败：与测试20相同、包括超级电容器上的启动电压。
    60 5.49. 5.37. 0.74.
    150 5.49. 5.37. 0.74.
    240 5.49. 5.37. 0.74.
    300 5.49. 5.37. 0.74.
    301. 0 0 0.74. 0
    22. 10. 35. 4.8. 500 2.2. 0 5.49. 5.37. 0.74. 与测试21相同、但充电电流为500mA。 失败。
    40 5.49. 5.37. 0.74.
    60 5.49. 5.37. 0.74.
    80 5.49. 5.37. 0.74.
              81. 0 0 0.74. 0
    23 10. 35. 4.8. 10. 2.2. 0 5.49. 5.37. 0.74. 与测试22相同、只不过充电电流要小得多。 失败
    270 5.49. 5.37. 0.84.
    300 5.49. 5.37. 0.85
    80 5.49. 5.37. 0.74.
    81. 0 0 0.74. 0
    24 10. 35. 4.8. 100 2.2. 0 5.49. 5.37. 0.68 与#22相同，但充电电流为100mA。 失败。
    30 5.49. 5.37. 0.68
    180 5.49. 5.37. 0.68
    240 5.49. 5.37. 0.68
    270 5.49. 5.37. 0.68
    271. 0 0 0.68 0
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    尊敬的 James：

    感谢您为测试所做的努力。 通常、几乎所有电源转换器 IC 在重负载启动时都有限制、不仅仅是 TPS61094、而且还包括升压 IC。 正如您所知、启动时、芯片需要为输出电容器和开关充电以生成输出电压。 为了保护电感器和 IC、需要限制输入浪涌电流。 因此、在重负载下、由于输入电流受到限制、芯片无法成功启动。

    我可以帮助检查 启动时它可以承载多少负载、但我不确定它是否可以帮助解决您的问题。 在使用其他直流/直流转换器时、您如何解决此问题？ 我认为这是一个常见的问题。

    此致、

    俞宗怡

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    尊敬的 James：

    我是否可以询问您在启动时对负载电流的要求是什么？ 有关启动电流的详细信息、请参阅数据表7.3.2

    我们只能 保证高于电流、 并且在为每个直流/直流 IC 启动时始终存在电流限制。 我是否可以检查您的应用是什么？为什么在尚未构建 TPS61094输出时负载如此大？

    此致、

    俞宗怡  

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    Eric、

    本节7.3.2不能解决我的问题。

    我已经多次说过我的要求是 --用5.0伏输入电压和4.8伏输出电压驱动10欧姆等效负载。 我们的解决方案使用35法拉超级电容器和 TI 的 TPS 61094、以存在的输入电压(5.0V)为超级电容器充电、并对超级电容器放电以提供大约30秒的系统电压(4.8 V)、从而顺利关闭单板计算机上运行的数据库软件。  

    此外、我们还对50欧姆等效静态负载进行了测试、但仍然无法使用 TPS61094来满足我们的需求。

    50欧姆测试并不能准确地反映我们的实际需求、但我们使用了50欧姆(4.8伏系统输出电压下的负载约为100mA)来查看我们是否能够始终如一地使 TPS61094正常工作。 2022年6月21日的测试表明、我们无法使负载电流为100mA 的 TPS61094正常工作。

    Eric，您的最后一条评论告诉我第7.3.2节，该节混淆地指的是容量大于50欧姆负载条件的启动条件--但 TPS61094仍然不适用于我们仅使用50欧姆负载的“修改过的”应用。

    Eric、从阅读 TPS61094数据表中的第7.3.2节、我想知道您是否建议在5.0伏(输入电压)的第一毫秒出现问题 应用于系统、如果系统上的初始负载大于300mA、则 TI TPS61094将不允许为超级电容器充电。 (实际上、在0.5伏和10欧姆时、负载仅为50mA -远低于数据表本节中规定的300mA。 负载为50欧姆时、启动电流仅为10mA。  

    如果静态负载 为10欧姆且 TPS 61094系统只能提供300mA 电流、您是否建议在连接 Vin 的第一毫秒内出现此问题？ 本节说明了仅当输出电压低于0.5V 时才适用300mA 限值。 之后、TPS 61094应该能够驱动3.6欧姆负载。 (我们在测试中使用了10和50欧姆负载。) 尽管输出快速充电至高于规定的0.5V 阈值、输出负载的充电电流为300mA、但在此之后、系统应能够驱动3.6欧姆负载、然后对超级电容器缓慢充电。 (第7.3.2节的最后一句)

    当我们使用50欧姆静态负载时、此说明与我们的测试不一致。 在50欧姆静态负载下、当输出电压达到4.8伏时、负载电流不超过大约100 mA、当电压从0.5伏充电至4.8伏时、负载电流更小。 我们的测试表明、我们仍然无法使该电路(TPS61094)保持数据表中所述的一致性。

    在2022年6月21 日的最后一条评论中、我们提供了来自24种不同配置条件和100多种测量结果的数据。 50欧姆静态负载运行不一致- TPS61094仅在大约1/2的测试中按预期运行。 在我们的另一半测试中、在100mA 负载(50 Ω 负载)下、TPS61094无法为超级电容器充电。

     这是 TI 数据表中的部分。

    "7.3.2启用 和软启动

    在自动升压模式下、当 输出电压低于0.5V 时、TPS61094开始通过旁路开关以300mA 的恒定电流为输出电容器充电 。当输出电压充电至0.5V 以上时、 Ω 电流更改为具有输出电流能力、可驱动3.6 μ A 电阻负载、直到 输出电压接近输入电压。 输出电压达到接近输入电压后、TPS61094开始检测 VCHG、ICHG 和 Osel 引脚的配置条件、然后锁存 配置。 根据配置和设置、TPS61094将进入升压模式或降压模式。  当输入电压低于输出电压设置时、TPS61094将进入升压模式软启动。  TPS61094开始开关、输出进一步斜升。 升压模式下的软启动时间随 不同的输出电容、负载条件和配置条件而变化。  当输入电压高于 输出电压设置并增加100mV 时、TPS61094将进入降压模式软启动。 充电电流会 缓慢增大。  "

     最后一个粗体和斜体语句是我们的条件(我添加了粗体和斜体突出显示部分)-它并未说明负载或"充电电流"的电流限制。 我假设这句话中指示的"充电电流"是 为超级电容器充电的电流。

    Eric、第7.3.2节未解释2022年6月21日的测试结果、也未向我展示如何获得真正的解决方案。

    您是否有一个具有 FET 开关的电路示例、用于隔离 TPS 61094上的所有负载电流需求、直到为超级电容器充电、然后将 TPS61094的输出端连接到实际的单板计算机负载？  这 种" FET 隔离开关"方法是否是我们的应用所需的解决方案？

    此致、

    James

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    尊敬的 James：

    我向您展示启动阶段部分的原因是我对您的应用感到困惑。 它是什么类型的实际负载？ 是电阻负载或电流负载。  通常、客户将使用电流负载、因为它用于为其他系统供电。 负载类型将影响启动。 如果您的应用的实际负载是电阻负载、您能不能帮助我了解输出端连接了什么负载？

    正如我们之前所说的、我可以使用50ohme 成功启动器件。  您的测试方法和我的测试方法是否有区别？

    此致、

    俞宗怡

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    Eric、

    我们的实际负载是称为 BeagleBone Black (BBB)的单板计算机(SBC)。  顺便说一下、此 SBC 使用 TI 芯片、并由 TI 员工通过 BeagleBone "community"网站提供支持。 我认为 TI 以 BBB SBC 为例来重点介绍 TI 的一些 IC、尤其是 TI Sitara AM3358BZCZ100。 我描述了在我们的以下运行期间的负载电流(300mA 至500mA)、但也许 TI 的某人更清楚地知道在施加电源的第一毫秒 BBB 的精确负载电流。

    我们的 BBB (运行 Linux 的 Ubuntu 版本)对我们的应用程序来说很好、除非意外断电。 如果我们在产品正常运行期间突然断开 BBB 的电源、那么突然断电大约是支持 MySQL 数据库的 Linux 文件的十分之一。 文件损坏非常严重、我们的数据库没有简单的恢复。 我们必须让客户将设备发送回工厂、我们必须重建数据库文件。 发生这种情况时、通常会有一些数据丢失。

    但是，如果我们的看门狗 IC 通知我们的系统电源突然断开，系统将在30秒内断电，我们的软件可以正常关闭 MySQL 服务器软件，并且不会损坏 MySQL 文件。 关断过程大约需要10秒，然后我们有20秒的裕量来正常关断其他服务....并允许超级电容器随着时间的推移而下降。 即使超级电容器随着时间的推移而降低，我们仍将允许系统在断电的前10秒内平稳地关闭 MySQL。

    在 BBB 上运行的软件的正常运行期间、我们从5伏电源消耗大约300mA 至500mA 的电流。 我们的 BBB 从5V 电源汲取的电流量在300mA 至500mA 之间波动、具体取决于我们的 BBB 在测量电流消耗时执行的软件操作。  

    50欧姆负载情况。 上表中的测试表明、有时我能够使 TPS61094在50欧姆负载下工作、有时在50欧姆负载下不工作。 我的数据(上面我发送给您的表格中列出的)显示、50欧姆负载情况允许 TPS61094电路在5次测试中成功运行、而在另外5次测试中失败。 在10项测试中、成功率为50%。 在最终确定设计之前、我们需要提高此电路的可靠性。 不，我认为我们的测试设置与您的测试设置没有明显的区别--除了我使用的 TPS61094器件之外，它可能来自与您使用的 TPS61094器件不同的批次(晶圆)。

    Eric、为我们提供 您之前建议的内容的电路示例-使用 FET 开关将我们的负载(BBB)与 TPS61094电路分离、直到超级电容器充电至2.7V。 在我上面列出的测试之后、这种方法似乎是一种可行的解决 方案、并且可能只会在我们的总体 BOM 中添加几个组件。 额外的组件将是 FET 开关在超级电容器充电之前隔离负载所需的部件。  

    您能否提供一个有关此附加 FET 电路的示例？

    此致、

    James

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    尊敬的 James：

    是的、您可以在输入电源(S)和负载(D)之间添加一个 PMOS。 当输出电压(G)较低时 、MOS 导通、输入电源可以支持恒定负载电流。 当构建 TPS61094 Vout 时、 源极电压会增加并关闭 MOS。 您可以添加一个与 MOS 串联的二极管、以避免反向电流。

    如果负载不是恒定电流、您可能可以尝试将 BBB 直接添加到 EVM、并在启动时检查它是否可以提供 BBB。 如果可以、可以省略 MOS 和二极管。

    此致、

    俞宗怡

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    这种方法无法解决我的问题、如果可以解决、它仍然无法解决我的问题、因为 TPS61094的输出电压会有额外的二极管压降。

    我使用了一个1N4004二极管来防止输出负载电压在 TPS61094周期的早期阶段-就在 VSUPPLY 开启后驱动它。

    根据您上次建议中所述的这种 FET 和二极管布置，  当单元对超级电容器放电时，输出电压会被二极管压降为4.0至4.1伏，而不是4.80伏。 如上一个注释所述、在 FET 和二极管就位的情况下、超级电容器仍不会充电、除非我在周期开始时物理断开10 Ω 静态电阻负载电阻。  

    我按照您的建议连接了 PMOS (P 通道增强模式 MOSFET IRF-9540分立器件)-不确定它是否正常工作。

    我将 PMOS 的"源极"连接到输入电源、将 PMOS 的"漏极"连接到负载电阻器、将 PMOS 的"栅极"连接到 TPS61094的输出。 我还将 TPS61094的输出端连接到1N4004 "反向电流保护"二极管的阳极、并将该二极管的阴极连接到负载电阻器。

    除了较低的输出电压(0.8伏)外、当 TPS 61094从超级电容器提供输出电压时、该 P-MOSFET 改进电路的行为与以前完全相同。  

    我将在明天发送一张照片和一些数字数据。

    Eric、是否有方法可以使用2个 TPS61094 IC、一个 TPS61094为超级电容器充电、另一个 TPS 61094将对同一超级电容器放电(由另一个 TPS61094器件充电)以提供 所需的30秒备用电压？

    我还一直在探索使用低 Rds-on 固态继电器将负载与 TPS 61094隔离的想法，直到超级电容器充电(或至少已开始充电)？

    我的问题---  

    对 P-MOSFET (失败)测试有什么建议？

    是否有任何关于尝试使用其中两个器件来实现我的目标的想法？

    添加具有低 Rds-on 电阻的固态继电器以将负载与 TPS 61094隔离、直到超级电容器开始充电 (比如、当我希望超级电容器使用 TPS61094充电且负载小于100欧姆时、我手动执行的操作。

    此外、我执行了几个测试、添加了一个与电阻负载并联的电容器(470uF、220uF、100uF、47uF、22uF)-未成功。

    我还使用与 电阻负载串联的各种电感器(0.01mH 至5.0mH)进行了多次测试、以在启动时将 TPS 61094与负载隔离 -未成功。  

    Eric -对我的意见和问题有什么想法？

    --詹姆斯