[参考译文] TPS61251：使用 TPS61251作为升压转换器为电机驱动器 IC 供电

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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1053350/tps61251-using-tps61251-as-boost-converter-to-power-motor-driver-ic

器件型号：TPS61251
主题中讨论的其他器件：TPS62082、 TPS61252

尊敬的 TI 支持团队：

我已经设计(生产的 PCB)用于控制某些传感器(湿度、温度等)的电路板。该板还设计用于驱动两个直流电机(3-6V、250RPM、其中两个电机在负载下的最大总电流为500mA)、并且我使用了 TB6612作为双电机驱动器。电机驱动器具有内置反电动势保护。

我的板具有两个输入源 USB 和 1节2200mAh 18650锂离子电池。我只是使用 USB 对板上的 MCU 进行编程。电池电压通过 TPS62082转换为3.3V、以便为 MCU 和传感器供电。电池电压通过 TPS61251转换为5V、而5V 仅用于为电机驱动器 IC 供电。有关3.3V 没有问题。在我之前的电路板中、电压输入是4xAA 电池、我使用 MC33063获得5V 电压、并且电源电机驱动器和其他传感器和 MCU 部件以及 PCB 工作良好。

我在5V 方面有问题。当我检查 TPS61251输出的5V 电压时、情况良好。但是、当我将其连接到电机驱动器 IC (0欧姆跳线)并驱动电机两次或三次(短时间内)时、5V 部件上的接地短路。当我用新的 tps61251 IC 替换时、它仍然正常、电机工作时间很短、但随后再次发生接地短路。

我的第一个问题是 TPS61251是否适合为电机驱动器 IC 供电？正如我看到的、此组件存在库存问题、您能否为我提供一个可用于我的5V 器件的新 IC？我使用 TI 网络搜索 IC 选择、但不确定我是否会在电路板上看到相同的问题？

2.电路板上 TPS61251的组件布局与数据表 PCB 布局部分非常相似。我的 PCB 分为两层、底部 GND 和顶部3.3V。我附加了原理图和 PCB 布局。如果问题与我的 PCB 设计有关、您可以对此发表评论吗？

感谢你的帮助、

阿赫迈特

3 年多前

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1671550 points

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您好、 Ahmet、

感谢您对问题和应用进行深入细致的解释。我在您的原理图或布局中没有看到问题。请看下面我的评论。

1.我认为电机驱动器 IC 的电源没有具体要求。您是否有任何可以分享给我们的操作波形？连接到电机驱动器之前以及驱动电机驱动器时的任何波形、如 TPS61252的输出电压。我想检查在器件为负载供电时发生了什么情况。

2.您是否会介意未组装 "损坏"的 IC 并使用万用表检查 SW-GND 和 SW-VOUT 之间的连接？

2.您使用的是 TPS61251还是 TPS61252？它们是不同的器件、在轻负载下具有不同的工作模式。

－文豪

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1671550 points

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您好、Wenhao、

我很抱歉我的回复延迟了。过去几天我没有机会访问我的实验室、因此我无法向您回复结果。

感谢您的评论。

实际上、我在 PCB 上看到了一些"有趣"的东西。在通过0欧姆跳线将5V 电源轨连接到负载侧之前、我测量了两侧的电压。在没有任何电压连接到5V 负载侧的情况下、我在负载侧测量了0.115V 电压。将5V 部件连接到负载侧时、我发现5V 电压开始及时降至0.5V。当从电路上断开3.3V 电压(移除 R20)时、无论是5V 连接到负载还是未连接、都没有任何问题。但是、当存在3.3V 电压(R20已连接)并且我将5V 电源轨连接到我的5V 负载时、电压再次下降到0.5V。在 PCB 中、我使 PCB 顶层3.3V (整个顶层)、5V 轨道通过这个3.3V 多边形。我认为问题的原因是顶层设计(使整个平面为3.3V 并通过5V 轨道)。我想、该平面会影响5V 轨道。

我重新设计了顶层并删除了整个3.3V 平面。相反、这次我使用了3.3V 电压轨和5V 电压轨、这次顶层没有电源平面。我将生产新的 PCB 并检查它是否能够解决问题。您认为此解决方案是否可行？

因为我在1中提到了我的意见。我移除的 IC 没有受到完全损坏(当我投掷时、我无法检查您提到的连接。我很抱歉)

实际上、我有 TPS61251和 TPS61252、由于它们的占用空间相同、引脚排列和电路也相同、我可以互换使用它们。当我设计电路板时、DigiKey 中有 TPS61251库存、但现在已缺货。因此、由于类似行为、我将原理图更改为 TPS61252。

我再次感谢你的帮助。

阿赫迈特

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1671550 points

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您好、Ahmet、

非常感谢您的进一步测试和实验。

TPS62082是一款降压转换器、其输出在开关频率下包含纹波、但我认为这不会对控制产生太大的影响、因为降压转换器的纹波噪声通常小于升压转换器。但是、在实际情况下、不建议将 TPS61252的 FB 靠近噪声源放置、因为这会干扰控制。

有一些实用的方法可以进一步改进布局：

1).Remove dead Copper Island which can a noise "receiver (删除可能是噪声"接收器"的死铜岛)

2)。考虑将 R8移至更靠近 IC 的位置。

3).在 IC 后面的底部使用实心接地多边形。这可以最大程度地减小寄生参数。

4)。考虑在 R8附近添加一个过孔以实现接地短路连接。

5).在顶部、使用 GND 覆铜而不是3V3覆铜是防止噪声的好方法；

2.建议在将 SW-GND 和 SW-VOUT 扔到垃圾桶之前测量 SW-GND 和 SW-VOUT 以确认损坏；

TPS61252具有比 TPS61251更大的静态电流、并且未针对大输出电容进行优化。对于您的情况、这里可以使用22uF。

－文豪

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1671550 points

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您好、Ahmet、

将 TPS61251用于电机驱动器 IC 时的另一点是手动强制电机反向旋转。反向旋转可能会产生反电动势并为 Vout 充电。当 Vout 充电至高于 TPS61251的绝对最大额定值(7V)时、器件可能会损坏。您可以在使用电机驱动器 IC 检查 Vout 时进行测试和监控。谢谢！

－文豪

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1671550 points

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您好、Wenhao、

感谢你提出这一点。实际上、我没有想到它。

您提到的问题很可能会发生。我将此板设计为适合我的孩子使用的板、很可能他会手动来回旋转轮子、正如您提到的、这将产生反电动势并可能损坏 IC。我能否在输出电压轨上使用肖特基二极管钳位来保护它、类似于 ADC 输入保护？或者是否有任何其他方法来保护 Vout？

-Ahmet

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1671550 points

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您好、Ahmet、

哦，太甜了！这一定是一个可爱的礼物！

我想您可以使用下面的应用手册图示来了解如何解决反电动势问题。我不熟悉电机驱动器 IC、但您可能可以启动另一个与电机驱动器 IC 对应的 E2E 帖子、并使用它们检查该功能。谢谢！

https://www.ti.com/lit/pdf/slla527

－文豪

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1671550 points

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您好、Wenhao、

感谢您的指导。

-Ahmet

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