[参考译文] TPS543C20：Monte Carlo 仿真问题

Alan Wan 

很遗憾听到您对仿真有问题。  我在仿真中注意到的一件事是 Rramp 电阻器为187 +/- 10%。  我不知道这是否是您所看到问题的根本原因、但 Rramp 以数字方式为内部补偿斜坡选择分立式补偿定标器、如果 Rramp 上的容差足以选择替代斜坡值、则电路可能无法承受分立式补偿选择、 这可能会导致您看到的问题。

您能否尝试将该电阻器的容差降低至1%、并查看该容差是否能够解决您所看到的仿真问题？

尊敬的 Alan：

我们的美国团队正在查看此内容 、 并将很快回复您。

Alan、

谢谢你。

我要求我们的仿真团队进行相关工作、以确定问题是什么。

以下是几个问题：

1) 1)您使用的 Monty Carlo 设置是什么？  我想知道 MC 运行是否会改变模型中的内部组件、如果是、它们使用的容差是多少。

2) 2)在发生故障的运行中、输出电压是否上升、然后停止？  如果是、它将达到什么电压？  VOUT 上的上升时间是多少？

 变量 SS = 1、将转换器设置为"快速启动"、我想知道对于某些 Monty Carlo 运行、快速启动速度是否太快、其中一些运行触发具有输出电容容容差的保护功能、例如 OV、UV 或 ILIM。

您可以尝试设置 SS = 0并使用软启动时间、也可以尝试通过将 ILIM 电阻器更改为60k 来增大电流限制。

3) 3)您能否比较几次运行的开关频率？  开关频率是相同还是不同？

Peter、

感谢你的帮助。

1) 1)以下是我用于100次跑步的 MC 设置。

2) 2)对于发生故障的运行、V (VOUT)在稳定状态下始终为零。

对于启动状态、使用 TI 示例启动电路(从 TI 站点下载)将 SS=0和 ILIM 电阻设置为60K 欧姆、我添加了每个组件的容差、并运行 MC 14次。 当 SS 为0时，运行时间(每个>20分钟)慢10倍。 开关脉冲尝试从1ms 开始、然后停止(100%失败)。 这比 SS =1的情况更糟、因为输出端有60%的通量。

3)当 SS=1时、稳态模型(查看200us 范围)在50次运行中、50次运行中的31次具有开关脉冲。 频率约为500KHz。

当 SS=0时、在14次运行中使用启动模型(查看小于5us 的范围)、14次运行的频率 就会全部出现在这里。 它们的持续时间仅为0.1ms。

尊敬的 Alan：

Peter 和仿真团队正在处理此问题、很快就会回复您。

尊敬的 Alan：

我已经选取了这个。 请您分享模型文件、以便我们了解一下。 我在下面添加了用于存档项目的步骤。

1. 转至 File→Archive Project
2. 选中以下复选框：
   
   1. 库文件
   2. 包括 testBench
   3. 引用的工程
   4. 创建单个存档文件
      

请参阅随附的 zip 文件。

e2e.ti.com/.../TPS543C20_5F00_TRANS_2D00_2021_2D00_09_2D00_29T17_2D00_58.zip

Alan、

谢谢你。  Karthik 和他的团队正在研究这一问题。

尊敬的 Alan：

我想向大家通报这方面的进展情况。 稳态测试台失败的根本原因是它达到了电流限制。

之所以提供这种稳态测试台、通常是为了节省时间、方法是尝试提供一些关键节点电压和初始条件、以计算接近稳态的偏置点并更快地达到稳态。 其缺点是在最初的几个周期中、由于偏置点计算、电压可能不稳定。 这会导致稳态失败。 解决此问题的最简单方法是增加 ILIM 电阻器、使其不会触发电流限制(因为我们现在不关注电流限制)。 这样、我就可以切换49/50次运行。 我已添加以下结果快照供您参考。 结果上限是平均输出电压、结果下限是频率。

我目前正在尝试弄清为什么一次跑步失败、并将在明天返回给您。

Karthik、

感谢您的回复。

对于电流限制、我们在上一个帖子中根据 Peter 的建议尝试了这种 ILIM 方法。  我们已将  ILIM 电阻器更改为60k、并尝试了"瞬态"和"启动"情形(SS=0/1)、两者都失败(请参阅上一篇文章)。 瞬态产生 31/50次运行、启动模型产生 14/50次运行。

对于 ILIM 电阻器计算、ILIM 60K 电阻器应允许高达70A (根据 TPS543C20数据表第21页)(请参阅下面的计算)。  对于40A 的应用、60k 欧姆的70A 电流应该足够了。 您会使用什么 ILIM 电阻器值？ 正在设置什么电流限制？ 请提供建议。

我在 Mathcad 上的计算：

我尝试使用高于60K 的 ILIM 电阻器运行瞬态、但没有成功。 您是如何获得49/50的？ "启动"模型也存在同样的问题。

尊敬的 Alan：

看起来我误删了一些帖子。 对此表示歉意！

 1．澄清一下，稳态是一个只用于减少仿真时间的附加功能。 它有助于用户快速进入稳态、以检查输出纹波、FSW 和瞬态等参数。 不应将其视为实际器件的反射(至少在前几个周期中、在本例中、最大为150us)。 当器件在启动模式下运行时、40A 负载不会达到60A 限制。

2.前面提到的电流限制计算是针对低侧 MOSFET 的。 此外、我在计算中看到的一个缺失是 RDS。 低侧 MOSFET 的 RDS 为0.9mΩ Ω。 因此低侧 OCP 的输出电流为~46A。 此外、高侧 短路限值为60A、在这些情况下会跳闸。

3.关于大型模拟失败的问题，请按照以下所述更正模拟数据捕获。

转至 PSPICE ->编辑仿真设置->数据收集->从下拉列表中选择"除内部子电路之外的所有子电路"。

这将有助于降低数据文件大小、并允许您运行更多条件。

另外、很抱歉、我给您的印象是、我正在尝试获得最大收益。 我看到大多数电阻器具有1%的容差、因此我修改了负载电阻器。 此外、 如果目标是查看模型如何执行负载调节、我可以禁用模型中的电流限制、使其不会跳闸。 如上所述、跳闸仅发生在初始直流偏置点计算错误的情况下、如果我们运行启动、则不会发生、但由于运行时间限制、我们无法运行启动。 我们可以使用这种方法。 请告诉我您对此有何看法。

Karthik、

感谢您的回复。 我想我们已经通过 Javier 转发了我们的答复、即我们已决定尝试修改后的模型、但没有电流限制。  

我想我们可以使用您的瞬态模型来评估负载调节、并使用启动模型来研究 MC 的软启动时序。 如果您有更好的方法、请告知我们。

正如您在上一帖子中提到的、由于直流偏置点计算错误、启动模型不会出现电流跳闸问题。 我已经运行启动仿真2天了。 结果太好了、不能成立。 我没有看到任何故障或跳闸、但我看到 V (VOUT)上升时间和稳定电压没有变化。 请在 我们的型号上验证该信息。

关于由于文件大小较大而导致仿真失败的问题、我还尝试了您的建议、即设置"除内部电路之外的所有电路"、但它仍在第86次运行时崩溃(请参阅黄色圆圈上方的仿真结果)。

以下是数据收集设置。 请告诉我们它是否设置正确。

如果修改后的模型已准备就绪、请将其转发给我们。

谢谢、

Alan  

你好、Alan

   您如何改变软启动时间？ 启动仿真的参数有哪些变化？  

器件中的 SS 引脚使用电阻器的离散值设置 SS 时间。 因此、只要电阻器的变化处于检测阈值范围内、就不应影响软启动时间。

在模型中、如果您设置 SS 参数=0、则启动时间将为0.5ms、如果您设置 SS=1、则启动时间将为4ms、依此类推  

在仿真配置文件中、还有一个选项可保存标记(仅限探头)-这将进一步保存数据文件大小。

但是、看看仿真在第86次运行时总是失败的事实、我认为这可能是另一种情况。

此致、

Gerold

Gerold、

所有参数都发生变化、显示在我之前一篇文章的第一张图片中(左：电路、右：输出)。

我认为即使 SS 设置为0.5ms 或4ms、输出仍会变化、因为输出电容器和电感器会根据输出 C 和 L 的不同充电和开关时间来改变输出启动时间。请参阅以下 TPS54020的 Vout 和 POWER_GOOod 示例 (我在 TPS543C20中看不到这种变化)。

我们的启动电路 SS 设置为0、但仿真的 SS 时间为4ms。 是否应该是您之前发布的0.5ms？   我们如何根据数据表验证这一点？ 启动模型中使用了什么电阻器？ 我们如何证明我们的设计？

谢谢、

Alan  

尊敬的 Alan：

请在下面找到更新的模型。 我在100个角上仿真了模型、模型适用于所有应用。 我还在下面添加了结果以供参考。

e2e.ti.com/.../TPS543C20_5F00_17OCT.zip

2.我无法在我的系统上运行启动，因为它需要很多时间。 但是、我认为您获得的结果应该是预期的。 我的理由是 、只要 满足负载(电阻器、输出电容器)所需的电流、我就会期望输出电压以软启动定义的恒定速率上升。

我假设您在 TPS54020中获得不同的软启动时间、这是两个原因之一。 第一、它实现了基于电容器的软启动充电时间。 因此、如果您使用 MC 改变电容器、它会改变软启动时间。 第二、这可能是由于周期电流限制。

此外、正如 Gerold 在前面的文章中提到的、TPS543C20器件使用基于分立式电阻器的软启动时间、因此软启动不应变化。

3.我相信启动测试台会因数据大而导致问题。 请检查磁盘空间是否足够以及是否可以清除一些磁盘空间。  您共享的数据收集设置是正确的。 您可以通过在数据收集中为电压和电流使用"AT markers"选项进一步减小数据大小、但您必须手动向要保存的节点添加电压和电流探头。

4.通过在 SS 引脚和 GND 之间连接一个电阻器，该器件实现了基于电阻器的软启动选择。 由于 SS 引脚在启动测试台中保持开路、 因此它对应于4ms 的软启动时间。  

如果您有任何其他问题、请告诉我。

此致、

Karthik

Karthik、

我运行了附加的"sular_modify"模型、但仿真仅产生90/100运行。  

请提供建议。

谢谢、

Alan W

你好、Alan

Karthik 正在对此进行研究、并将很快向您提供反馈。

BR

Ruby

尊敬的 Alan：

当我再次运行它时、它对我来说很好。 我再次重新连接了该模型以供您参考。 请检查。

此外、您还可以检查其他内容、即您正在使用的仿真器版本。 我认为这不会影响、但我们可以确认。

我使用的是17.4-2019 S020补丁。  

e2e.ti.com/.../TPS543C20_5F00_28OCT.zip

我已在模型结果下添加。

此致、

Karthik

Karthik、

感谢您的回复。  

我一直在使用 Cadence "PSPICE" 17.4-2020 S007。 我运行了您的17OCT、并获得了先前的结果。

如果我使用 Allegro 17.4-2019 S009运行您的28OCT、我将得到以下结果与您的结果更一致的结果。

 "PSPICE for TI"中是否存在错误？ TI 软件似乎得到了更多更新(-2020)。 Allegro 版本的结果是否正确？ 我喜欢 PSPICE for TI、因为 它在库中包含所有 TI 产品。 我应该停止使用它吗？ 我使用 PSPICE for TI 运行的所有结果是否无效？

不同版本的软件产生了"显著"的不同结果、让我感到担忧。 关键 是我们需要使用更能代表实际电路性能的方法。

谢谢、

Alan

你好、Alan

Karthik 正在对此进行研究、并将很快向您提供反馈。 谢谢。

BR

Ruby

你好、Alan

  用于 TI 和 Allegro 的 PSpice 的底层仿真引擎是相同的。 因此、我对这些差异感到惊讶、除非17OCT 和28OCT 模型之间存在差异。 话虽如此、如果 Allegro 让您继续、请使用它。 在平均时间内、我们将联系 Cadence、了解我们为什么会有这些差异。

此致、

Gerold

您好、Alan、Gerold、

我检查了这个。 不匹配的原因是 TI 的 PSPICE 使用已安装的库(原始模型)替换更新的库文件。 TI 的 PSPICE 没有故障。 我们可以稍后替换库文件并使用 PSPICE for TI。 我已将结果添加如下：

但是、由于 PSPICE for TI 对于未安装的库最多有3个跟踪。在本例中、最好使用 Allegro。

此致、

Karthik

此线程仍被列为未解析。

这是否得到解决、或者我们是否仍在处理它？