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[参考译文] LM5166:电源缓慢关闭、不重新启动-器件故障?

Guru**** 2386620 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5166
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/987206/lm5166-supply-ramdomly-shuts-down-does-not-restart---silicon-fault

器件型号:LM5166

我们现在有数百个此设计正在运行、 并且48V/12V 电源的输出不时消失。 发生间隔的时间很长、似乎是随机的、例如 、在整个人群中、总发生时间为一周2或3次。

重新施加48V 输入可恢复正常运行。

我们 的配置是 PFM 模式。 我们有很长的软启动时间(大 CSS)、但之前我们注意 到开发单元上的这种相同情况、它仅使用26u 作为 CSS (请参阅我们在上一个线程中提出它)。 该特定装置平均每隔几天就会出现故障。 我们将此问题(遗憾的是)作为一次性损坏的组件予以解决。 作为一个预防步骤、我们还降低了 FB 电阻分压器值、以减少这个高阻抗电路上的任何噪声。

我们很幸运、我们的一个实验室单元在测试台系统中出现了此故障。 检查单元发现芯片没有明显的外部条件:

  1. VIN:正常、无噪声/尖峰 [在正常运行期间也是如此]
  2. 使能(EN):6.64V   [在正常运行期间也是如此]
  3. VHYS:174mV [在正常运行期间也是如此]
  4. FB:0V

我们注意到:

  1. VSS:185mV、稳定(无噪声+恒定)
  2. SW 引脚无活动。 实际上、SW 为 HiZ、表示上拉或下拉 FET 从未打开
  3. 将 EN 拉至低电平并释放重新启动的"锁闭"单元正常工作。

值得注意的是、这里的其他设计人员已经遇到并报告了 LM5166的类似问题。  

LM5166组件似乎已在内部锁存。 有人可以提供帮助吗?:

  1. 什么是触发事件、如果这是外部激励、如何 消除它?
  2. 是否有权变措施确保器件退出此状态并重新启动?  

谢谢、Craig

2021年4月12日更新:(我正在修改原始帖子、因为我出于某种原因无法在回复中插入图像)

我们已经进一步研究了这一点、并发现如果噪声注入 EN 引脚或 FB 引脚、LM5166芯片将快速关断、并且在下电上电之前不会尝试重新启动。 LM5166的内部逻辑似乎可能会锁存。

作为起点、大约3V pk-pk 的白噪声叠加在 EN 引脚上的7V DC 上。 EN 电压始终远高于使能阈值。 几  秒钟后、可以看到开关12V 输出发生了 colapse、消除了白噪声 、但未看到 LM5166重新启动- 需要全功率循环。

从其他测量中可以看到 、EN 输入似乎需要一个有效期为1.3us 或更长的状态才能 被逻辑识别为启用或禁用条件。  考虑到这一点、我们尝试对 EN 输入施加阶跃变化、而不是噪声。 在3V pk-pk 时、大约0.3至0.8us 的脉冲宽度也会导致 LM5166在这种情况下关断并保持锁存。 1V pk-pk 无效、可以无限期容忍。

通过向我们设计的48V 电源输入施加瞬态(即48V 降至 4~8V 尖峰、持续时间为0.3至0.8us、频率约为数十 kHz)、也可以复制上述影响。 采用重复率较低的刺激措施对于迅速重现问题没有效果。

在 EN 和 GND 之间放置一个100pF 电容器可提供显著的改进、但 LM5166仍会不时锁存。 或者、在 FB 引脚接地100pF 时、我们迄今无法通过施加到48V 输入的激励来实现闩锁。

我们想知道:

  • LM5166在特定工作条件下可承受内部生成的开关噪声,这也取决于设计实现方式,因此在所有设计中都看不到。
  •  在 FB 引脚上增加100pF 可提供低阻抗路径并降低内部硅噪声、否则会不时导致随机器件发生锁定

有什么想法吗? 谢谢。

2021年4月20日更新:

  • 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。

    您好!

    当问题发生时、您能否帮助捕捉 VIN/SW/SS/VOUT 的波形?  请尝试使用47uH 的小型电感器和33nF 的较小 CSS。 谢谢。

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    大家好、Iven、您好。 我们一直在试图捕捉这一事件,但由于这一事件之间的随机性质和时间,这是非常困难的。 除非我部署数百个示波器、否则我们可能只需监控一个装置、就会等待数月甚至更多的时间。  :(

    您为什么建议修改电感器值和 CSS 值? LM5166是否存在可解决的已知问题? 我们根据 TI 提供的设计计算器电子表格使用电感器值、操作似乎与预期不同。  lcurrent CSS 值是设置我们所需的软启动时间所必需的、但正如我在文章中所指出的、我们 之前在仅为26n 时遇到过类似的行为。

    您是否知道为什么组件会"随机"停止运行、根本不尝试重新启动?

    谢谢

    Craig

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    您好!

    了解。 在 PFM 模式下工作时、较大的电感器会带来较低的工作频率、因此需要较大的功率元件(电感器、电容器)尺寸、否则会产生较大的输出电压纹波、这可能会在 GND 路径上产生意外噪声。 BTW、您能否分享 PCB 布局、更好地了解这个问题可能会有所帮助。

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    您好、Ivan、请查看我的原始帖子的更新、谢谢。

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    您好!

    EN 功能仅用于控制器件模式的直流(或变化率极低)信号、如果存在巨大的噪声、建议在 EN 和 GND 之间添加大于1uF 的电容器。

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    你(们)好,伊文

    我们 没有信号发生器在使能线路上向我们的每款产品注入噪声、其唯一目的是了解 LM5166组件为何随机停止运行、并且需要硬上电复位来确保正确运行。  我们在这里看到的是芯片对噪声的可接受性。

    由于我们在运行的48V 电源输入上没有看到明显的噪声(在 EN 上是分频的噪声)、因此在使用我们的配置运行时、芯片内部产生了噪声、这需要在最好的 FB (也许也是 EN)上具有低阻抗接地路径。

    当过去的其他人提出同样的问题时、似乎已通过更改组件值等来解决、而从未真正了解根本原因。 我们希望了解潜在问题、以便我们可以拥有已经完全解决的杂质、并且我们的产品也能如预期的那样可靠。

    谢谢

    Craig

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    您好!

    我的建议是首先更改为合理的电感器值、您可以参考 Webench 计算结果、以防出现应用问题、因为没有波形、因此很难详细了解。 其次、您可以执行 A-B-A 测试、以使器件保持相同的 PCB、 如果问题出在器件上、您可以联系您的销售人员进行 FA 分析、以查看是否存在潜在的损坏。

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    你(们)好,伊文

    我们将使用 TI 提供的 LM5166组件设计工具推荐的首选值(现在已在原始帖子中添加了屏幕截图)。 您能否详细说明您的陈述"更改为合理的电感值"?  我们注意到、通用 Webench 工具中的一些仿真可以根据所设置的确切参数提供较低的电感值。

    如果不了解这个问题背后的原因、我们如何能够信任任何(或任何)价值、我们就不能一次构建数千个这些商品、让它们运行数月来选择价值、并且仍然不能理解这可能起作用的原因。   您是否知道我们明确需要围绕 LM5166组件进行设计的任何缺陷(例如工作频率、峰值电感器电流等)?

    此时、FB 引脚似乎需要一条高频低阻抗接地路径(100pF 似乎可以正常工作)。  由于可以通过在 EN 引脚上交替放置一个电容器来实现类似的影响、因此 LM5166似乎存在内部噪声问题。

    感谢 Craig

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    您好!

    由于您已经遵循了计算工具的建议、因此 这可能不是应用问题。 正如我建议的、您可以执行 A-B-A 测试以使器件保持相同的 PCB、如果问题出在器 件、您需要联系您的销售人员进行 FA 分析以查看是否存在潜在损坏、那么我们将知道器件是否已部分损坏。 谢谢。

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    你(们)好,伊文

    感谢您、我们将了解 A-B-A 测试的后勤工作。   这里的挑战是、任何特定器件的故障/闩锁之间可能需要几个月的时间。

    从500个单位的一次部署中,似乎是在主要随机部署,包括在时间和特定单位。

    在运行期间将低电平白噪声或0.6us 脉冲直接注入 EN 或 FB、似乎会导致  所有 LM5166在几秒钟内发生延迟。 我们认为这很可能只是触发正常运行期间随机发生的可接受性。

    TI 是否对此组件内部产生的噪声问题有任何详细信息?  我们似乎不是第一个提出这一问题的人。

    此致

    Craig

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    您好!

    如前一篇文章所述 、EN 功能仅用于控制器件模式的直流(或变化率极低的)信号。 到目前为止还没有已知的内部生成噪声 、但是当内部 EN 逻辑受到振幅较大的外部噪声干扰时、可能会发生无法预测的问题。 我认为您可以做的第一步是在 ABA 测试后进行 FA 分析、如果发现器件损坏。

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    你(们)好,伊文

    许多设备(所有?) 在给定的时间内最终会闩锁。 我们已经看到、当由干净的48V 实验室电源供电时(48V 直流时的噪声在 mV 范围内)、会发生闩锁。 由于 在   多个最终产品生产流程中最有可能消耗不同的硅批次、因此不太可能收到故障/损坏的组件。  

    如果在 EN 引脚上的8V 直流偏置上注入2V 峰峰值白噪声( 即7V 直流>> 1.22V,EN 阈值),则所有测试过的器件都在数秒内锁存,并且在不移除48V 输入电源的情况下不会重新启动。 您是否认为这是大振幅?

    我们的看法是、这种注入的噪声会触发与 LM5166正常运行期间在某个点出现的情况相同的情况-这是不确定的、但这是非常偶然的。  其他报告的涉及此问题的 E2E 案例似乎最终通过 个人电子邮件解决、因此我们不了解其结果的最终详细信息。

    我们已从 FB 引脚上具有100pF 旁路的单个系统中重新调用和修改了几百个单元。 1~2修改之前、  每天都有发生延迟。 运行1周后返回、未观察到修改后的填充情况发生闩锁。

    这种修改为何会影响 LM5166内部闩锁? 它是否对 所有器件和硅批次都有效? 如果不了解内部 LM5166闩锁机制、我们如何才能确信问题已完全解决? 除了随着这种变化而增加部署的人员并等待看到外,还面临着巨大的财务和声誉风险。

    此致

    Craig

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    您好!

    1、是的、 向 EN 引脚上的8V 直流偏置注入的2V 峰峰值白噪声被视为 振幅较大。 对于此应用、需要从 EN 到 GND 的足够电容。

    2. 建议您联系您的销售人员或 销售人员、然后他们可以帮助进行 FA 分析、并让更多的专业工程师来调查您的案例、因为可能是机密 信息无法公开发布。 感谢您的考虑。