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[参考译文] TPS55288:VOUT 和 GND 之间存在短路故障

Guru**** 2448780 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS55288

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/1056397/tps55288-short-circuit-failure-between-vout-and-gnd

器件型号:TPS55288

您好!

我有一个基于 TPS55288的 DCDC 板。 在输入电压为10-15伏、输出电压为13.5伏且电流限制约为5安培时、我的两个单元发生故障、VOUT 和 GND 之间存在短路。 这应完全符合 TPS55288的规格。 两个装置在发生内部短路之前连续运行了2-3小时。 是否有任何想法导致此故障的原因?

我看到的其他线程似乎总是指向布局问题、但我相信我的设计相当符合 https://www.ti.com/lit/an/slvaer0b/slvaer0b.pdf 上的指导 原则。

请参阅以下原理图和布局的屏幕截图:



该电路板是4层叠层电路板、内部层在整个区域下方是实心接地覆铜

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    尊敬的 Cooper:

    我将查看原理图和布局、并尽快告知您反馈。  

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    您好 Zac、

    为您添加更多信息。 我已确定 TPS55288的 SW2引脚的范围、并得到以下图表:

    在我看来、边沿瞬态上的振铃过大、电压变为负1.4V (SW2仅额定电压为-0.3V)。 我还认为上升沿上的振铃有可能超过 SW2引脚上的25V 限制。

    您认为这会导致我看到的故障吗?

    如果是、您认为这种振铃是由于布局问题吗?  或者、我们的应用是否需要缓冲器来帮助抑制这种过冲?

    我今天一直在试验、并成功抑制了过冲、但我想在为制造出新的电路板设计之前、确定这是我们唯一的问题。

    感谢您的帮助!

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    尊敬的 Cooper:

    下面是我对原理图的评论:

    1、100欧姆电阻对于 MOSFET 驱动器 R52、R53来说太大。 它可能会导致意外问题。 建议先使用1欧姆电阻。

    2.在 ISP 和 ISN 引脚上添加一个100nF 陶瓷电容器以过滤一些噪声。 这有助于提高平均输出电流限制精度。

    对于布局:

    1、添加一个1uF 陶瓷电容、并将其作为去耦电容靠近 VIN 引脚放置。

    2.需要在 VOUT 引脚和 GND 引脚(引脚11和引脚9)附近放置一个1uF 或100nF 0603或0402封装陶瓷电容器。 目前、C13距离 IC 太远、可能会导致问题。 在引脚11和引脚9附近添加一些 Vout 过孔和 GND 过孔。

    您可以在当前 PCB 上添加一个1uF 0402封装陶瓷电容器、然后再次进行测试。

    3.在靠近 VCC 电容 C17的位置添加3-4个 GND 导孔。  

    4.在引脚24附近添加3个 GND 过孔。 (如引脚26附近的 Vout 过孔。) 因此 VCC GND、模拟信号组件具有更短的 GND 返回布线。

    有关更多详细信息、请阅读 TPS55288布局指南应用 note.www.ti.com/.../slvaer0b.pdf

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    您好、Zack、

    感谢您的观看。 我将把它们滚动到下一个修订版中。

    对于振铃的更新、在电流 PCB 上安装1uF 电容器后、过冲没有太大的改善:

    因此、看起来需要 RC 缓冲器。  下面是安装了缓冲器的 SW2节点的捕获:

    TPS55288在安装了 RC 缓冲器的情况下已经运行了一段时间、并且没有像前两个一样出现故障、因此您认为这种情况是否正常?

    谢谢、

    库珀

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    尊敬的 Cooper:

    感谢您的更新。 您是否已将1uF 足够靠近 IC? 它有助于减少 SW2振铃。 是的、RC 缓冲器将有助于进一步改善 SW2振铃。  

    您下次可以共享布局。 谢谢。

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    您好 Zac、

    TPS55288 VOUT 和 GND 之间发生短路故障时、我们仍然存在类似的问题。 这是我最初发送的 PCB、其中有一个0603 1uF 电容器直接焊接到 IC 封装的 VOUT 和 GND 引脚上、VIN 和 GND 之间有一个额外的1uF 电容器、并且包含一个缓冲电路。 请参阅以下修改后的 PCB 图片:


    我们的器件用例是用作4节 LiFePO4电池组的电池充电器(我们主要实现两级充电、首先是恒定电流、然后是通过 MCU 进行适当的寄存器设置实现的恒定电压)、 因此、通常有一个电池为 VOUT 供电、而 TPS55288的输入不存在。 输入是介于10 - 15伏之间的电源。 这是否有任何问题? 通过查看数据表、我没有发现任何迹象表明我们的用例对于该器件来说是不合理的、但在连接或断开输入时、故障似乎总是发生。

    由于这些故障、我们不愿意继续使用此器件、除非我们完全了解导致这些问题的原因并纠正问题。  在我们看来、其余的评论应该会导致性能提升、但不可能导致我们看到的故障。

    感谢你的帮助

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    尊敬的 Cooper:

    根据您的描述、此器件应适用于您的应用。

    我有两个问题:

    1.您能告诉我输出电流感应电阻器旁边的 U3是什么?

    2. PCB 是双层 PCB 还是四层 PCB?

    我仍然怀疑根本原因与布局有关。 GND 过孔远离 VCC 电容 GND 和 IC GND 引脚(26和9)。 VCC 电容 GND 焊盘和 IC GND 之间的较大 PCB 寄生电感会给 IC 内部逻辑电路带来噪声并导致错误行为。

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    对您的问题的回答:

    U3是电流分流放大器。 这样、MCU 就可以监控输出电流。 连接到 ISP 和 ISN 的输入具有极高的阻抗、因此对返回 TPS55288的信号的影响应降至最低。

    2.这是一个4层 PCB。 内层是连续的接地层。 底层与顶层基本相同。

    感谢您迄今提供的帮助

    编辑:我已经将示波器放置在 VCC 上、并且每个开关周期都存在振幅高达0.5V 的噪声。 这在 VCC 电容器的 GND 焊盘上镜像、但在输出电容器的 GND 上不存在。 因此、我同意大寄生电感会产生影响。

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    尊敬的 Cooper:

    感谢您的更新。

    请注意、ISP、ISN 引脚用于 TPS5288输出电流感测电路、如果外部 MCU 突然从 ISP、ISN 汲取过多电流或影响 ISP、ISN 信号、则可能会影响 TPS55288正常调节。

    2.明白了。

    我建议更新布局、并在下次发送给我进行审查。