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[参考译文] TPS7A25:LDO 振铃

Guru**** 2530840 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS7A25

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/1018161/tps7a25-ldo-ringing

器件型号:TPS7A25

您好!

你好。

我们的客户正在使用 TPS7A25、他们遇到振铃问题、请参阅以下说明:

我使用 TPS7A25系列中的两个独立3V3固定 LDO 来生成两个3V3电源轨-一个供 nRF52 IC、RTC、其他小型 IC 等使用 另一个由磁性蜂鸣器使用、当使用此蜂鸣器时、我会看到此输入和输出端都有振铃。 然而奇怪的是、当它第一次打开时、它不会发生、而是在大约15us 之后发生。

导致此振铃的原因可能是什么? 它在3V3上相对较小、但在输入上它非常大、峰间电压为1V、这将导致我们的电路出现问题。 可以采取哪些步骤来减少/消除这种情况?

Murata 提供的输入和输出电容均为2.2uF 0603 X7S 10% 25V。 蜂鸣器由4kHz PWM 驱动、在打开周期中大约需要160mA。


感谢您的帮助-这是一款即将推出的智能照明产品

期待您的反馈。 谢谢你。


此致、

Cedrick

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    您好、Cedrick、

    如果我正确地理解了这一点、则振铃是磁蜂鸣器的感应性质造成的。 我想、当蜂鸣器首次打开时、它不会振铃、因为允许电流缓慢上升、但当电流突然关闭时、在 TPS7A25的输出端会看到电感尖峰和随后的振铃、这些电感尖峰会耦合到输入轨。  

    一个好的起点是尝试增加更多的输入电容。 使用 Murata 的 SimSurfing 工具、我找到了一个类似于这里使用的电容器、它在12V 直流偏置时的电容降额约65%、因此输入端的有效电容小于1uF。 如果客户可以使用更高质量的电容器(例如 C0G 电介质电容器)或增加更多电容、我认为振铃可以减少。 您能否让客户尝试10uF 陶瓷电容器、看看这是否有帮助?

    此致、

    Nick

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    您好、Nick、

    感谢你的帮助。

    我收到了我们的客户的回复、请参阅以下内容:

    在整个振铃过程中、蜂鸣器保持开启(3V3被施加)、因此我不认为是这样。 我再次上传了相同的示波器捕获、但这次用红色箭头显示-首先是蜂鸣器 FET 打开的位置、第二个是关闭的位置。



    在振铃发生的地方、电流可能会快速下降(3V3_Buzz Channel4快速上升)-我还不知道为什么在恒定蜂鸣器电压下会发生这种情况、但我还是想了解 LDO 的行为。

    关键点是它不是一个普通的骤降(具有*平滑*回路),这表示运行稳定,但电容低。 相反、它是振铃、这通常指向谐振或不稳定。 增大电容可能会有所帮助、但也可能掩盖问题、而不是解决问题。 我认为这是一种更巧妙的方法。 这是稳定性吗? 还有其他想法吗? 哪些方法可以专门对此进行改进/测试? 例如、我读取低输出 ESR 可能会导致(请参阅 TI SLVA115A)。

    此外、如果它与输出/稳定性/电容有关、我希望输出产生最大的影响。 输入端的振铃大约比我不期望的输出高20倍。 不确定这是否有助于提出及时的想法!


    此致、

    Cedrick

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    您好、Cedrick、

    我认为、首先我们需要确定振铃源。  如何生成+12V 电源? 数据表显示、200kHz 时 TPS7A25应具有大约20dB 的 PSRR、客户看到大约26dB。 如果励磁来自 LDO 的输出(即来自电感尖峰)、则振铃不会放大回输入、而是会表现为类似幅度的振铃。 似乎振铃可能来自12V 侧。 如果是这种情况、则 TPS7A25似乎工作正常。  

    如果振铃来自 LDO 的输出侧、则可以尝试一些简单的方法。 增加更多的输入和输出电容应有助于改善 PSRR 并减小振铃幅度。 TPS7A25被设计成与低 ESR 电容器一起工作时保持稳定、因此只要您选择 ESR 相当低的电容器、就不会出现稳定性问题。 您还可以尝试在 LDO 的输入或输出端使用铁氧体磁珠来驱动蜂鸣器、以帮助抑制导致振铃的瞬态。  

    此致、

    Nick

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    您好、Nick、

    感谢您的回答。

    我刚刚从我们的客户那里获得了有关这方面的反馈;

    "是的、这是一个很好的关于确保源的建议、而 PSRR、20vs 26dB 是合理的、而且输入不应大于输出振铃、这是让我非常困惑的部分原因。 我刚才假设它是输出、因为我看不到输入会有多大的振铃。

    12V 电压由 TTi PL303电源通过~40cm 导线生成(对于这些图、工作台测试)。 我已经尝试使用遥感、但这没有任何效果。 我使用此电源已有多年、并且一直都表现良好、干净整洁。

    12V (在实际应用中)来自 LED 驱动器"Vaux"输出、导线为5-10cm。 我尝试过这个、但在比较时设置很奇怪。 不幸的是、我没有得到示波器捕获-我记得振铃和示波器是一种截然不同的外观、但峰值的大小大致相同。

    如何最好地确认源位于 LDO 输入端? 什么实验会展示这一点?

    此外、即使在这种情况下、为什么振铃在 LDO 输入端和输出端的极性相反?"


    此致、

    Cedrick

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    您好、Cedrick、

    您是否有可用于为电路供电的12V 电池? 如果您使用电池为其供电、但仍然看到振铃、则可以确保是 LDO 导致振铃。 如果您可以简化电路、即尽可能隔离蜂鸣器和 LDO、这也会有所帮助。 我不确定其他连接是什么样子、但如果您只有 LDO、蜂鸣器和12V 电池、这将是一种将我们认为可能是问题的问题与系统中的其他问题分开的好方法。 如果在这种情况下没有振铃、请尝试为电路提供 TTi PL303电源、然后再次检查是否有振铃。  

    在您的测试设置中、您是否有办法捕获 LDO 输出电流并将其与示波器上的电压一起显示?

    我没有关于您从输入到输出看到的相位反转的说明-直到您指出它之前、我没有注意到它。 LDO 不会增加任何反转、因此这可能是另一个线索。 让我们看看使用电池进行测试的过程、如果需要、我们可以重新讨论这种现象。  

    此致、

    Nick

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    您好、Cedrick、

    我发现 Vin = 10V 的 TPS7A25负载瞬态示波器截图、请参阅下文。 您说过、蜂鸣器在导通阶段消耗的电流约为160mA。 我看到3V3_Buzz 轨的压降比我预期的要大得多、因为在这个0-200mA 的负载瞬态脉冲中、输出仅下降~300mV。 如前所述、最好能够看到 LDO 输出电流、这样我们就可以准确地看到正在发生的情况。

    此致、

    Nick

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    您好、Nick、

    感谢您的持续支持。

    请参阅以下客户提供的信息。

    "你说得对、需要测量电流-我之所以把它放在首位、是因为模块会有多大的尺寸、但我已经把重点放在了上面!


    请参阅随附的图-在3V3蜂鸣器 LDO 输出路径中使用0.5欧姆电阻器、使用2个示波器探针在任意一侧进行测量、然后使用数学函数获取电流(M3线)。

    这显示了一个干净的电流上升。 所以仍然有点混乱- 3V3_Buzz 突然上升、电流没有变化、所以我不认为这是一个简单的负载瞬态。 我能想到的最好的解释是、磁传感器电枢突然到达其行程末端、并反向驱动3V3_Buzz、因此它急剧上升。 这对您来说有道理吗?

    LDO 控制环路可能会过度补偿或执行一些奇怪的骤降-但仍不确定它最初是为什么会骤降而不是上升? 它看起来像是对输出的电压影响、而不是正常的电流负载瞬态(因为输入/输出在初始电流斜坡期间都是稳定的)。

    我也不知道为什么3V3_Buzz 无法恢复到完整的3V3。

    我还附加了相同的曲线图、但使用12V 铅酸电池供电、这表明后半部分振铃是红色的鲱鱼、而这正是由于电源。 但是、根本问题仍然存在- 12V 骤降和幅度相同。


    最后、是否有适用于此器件的 Spice 模型?

    非常感谢您的持续帮助! 我们会找到一个地方

    此致、

    Cedrick

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    您好、Cedrick、

    很棒! 看起来更干净。  

    这里有一些功能有点令人困惑。 为什么电池电压下降? 电池的额定电流是多少? 我也不确定、在开关关闭之前、LDO 和12V 线路为什么不会在电流达到其导通电流时恢复。 我想磁蜂鸣器 不能建模为简单的电感器。

    当开关打开时、我看到 BUZZ_DRN 电压从3.3V 变为0V。 在开关翻转之前、3.3V 电平是合理的、但我不理解为什么它的电压会变为0V。  当蜂鸣器激活时、我预计电压会增加。 是否在远离 LDO 输出的远端测量了 BUZZ_DRN 电压?  

    您能否分享一个示意图或简化图、说明磁蜂鸣器是如何连接的?  

    您能否向我发送磁蜂鸣器器器件型号? 我想看一下它是否有助于了解发生的情况。  

    此致、

    Nick

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    您好、Nick、

    你好。 请参阅以下客户的回答:

    12V 电池是12Ah 的大型电池。 我很确定12V 压降不能仅仅是电池内部电阻、否则它会在电流首次上升时实现-而是与 LDO 输出3V3_Buzz 的急剧上升相吻合、 可能是由于一些未知蜂鸣器效应和一些未知的 LDO 响应行为。

    BUZZ_DRN 是 FET 的漏极(即 Q4引脚3)、它打开蜂鸣器-当 FET 打开时、漏极变为0V。 当它关断时、它会高于3V3、因为电流自由轮子会通过 D1。 我连接了蜂鸣器驱动电路的一个片段、该电路的蜂鸣器部件编号为 ON。

    什么 LDO 行为可能会导致输入骤降、以响应输出电压的急剧上升或输出不返回3V3?

    此致、

    Cedrick

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    您好、Nick、

    另一个更新:

    "我已经使用 on Semi NCP718AMT250TBG 测试了稳压器的更换、以尝试并诊断稳压器的行为是否正常(遗憾的是、只有2V5器件可用)。 这似乎解决了这个问题-我在12V 上得到的压降比原来的低10倍、并且输出恢复更加平稳、更接近它应该达到的水平(尽管由于某种原因仍然没有达到它应该达到的直流电平)。

    我认为它看起来像是一些稳压器行为。 是否有任何关于下一步尝试的想法?
    "

    此致、
    Cedrick

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    您好、Cedrick、

    嗯。

    我同意、由于您给出的原因、电池的内部电阻可能不会导致压降。

    这种行为看起来与典型的 LDO 行为不同。 与上面发布的负载暂态"范围"相比、我认为 LDO 甚至无法以如此陡峭的边沿进行响应。 这对我来说意味着蜂鸣器在运行过程中会产生奇怪的影响。

    由于我不知道这种蜂鸣器的确切行为、这可能是一种糟糕的情况、但我还是有一个想法。 我想知道蜂鸣器是否正在将 GND 拉高。 即、如果蜂鸣器希望其两端的电压小于3.3V、如果它有更多电压、我想知道它是否会拖拽 GND 进行补偿、这可以解释12V 和3.3V 电源轨的偏差。 如果您认为这是一个合理的主意、您能否尝试在 FET 的漏极和蜂鸣器的负极端子之间放置一个6欧姆(= 1V/150mA)电阻器、以便在满载时将蜂鸣器上的电压限制在小于3.3V 的1V? 我意识到、如果它在电路板上、这可能会很困难。 如果您有 TPS7A25的可调节版本、则可以通过降低输出电压来测试该版本、但我想我们不是很幸运。  

    此致、

    Nick

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    您好、Cedrick、

    客户是否最终确定了问题或采用了不同的解决方案? 我对这个很好奇。

    此致、

    Nick