[参考译文] TPS2493EVM-002：IMON 寄生输出

你好、

感谢您的支持！

我们从未观察到这种行为。 您能否在观察到 IMON 脉冲并与我们分享的第二个测试场景中、在单个示波器屏幕截图中捕获 Vout、输入电流、UVEN、IMON

谢谢、Rakesh

感谢您的快速回复。  很抱歉、我没有合适的测试设备来执行所要求的测量。

我还有一条信息被我忽略了、但事后可能很重要、为什么你从未看到过这一点。  在我的初始测试中、仅使用电源和有源负载、两个 MOSFET 中的一个发生了故障。  它发生了漏源短路故障(栅极/源极和栅极/漏极未显示短路)。  我已对故障 MOSFET 进行了去焊、并已使用剩余的 MOSFET 进行了测试。  栅极驱动似乎正常。  我无法解释导致 MOSFET 失效的原因。  它实际上从其下方吹出了一滴焊料、此时它会快速加热、然后大概会失败。   散热垫的一部分看起来变色了... 该部件可能有涂层缺陷或污染、导致无法回流到地面、随后出现热点。

我认为 TPS2493在这个事件之后不受影响、但是也许发生的任何事情都会影响到这个部件。

我应该补充的是、虽然我目前无法一次捕获4个通道、但我在示波器上观察到的行为是非常可重复的。  例如、Vout 在 PRF 设置为导致 IMON 干扰的整个时间内看起来是一样的。

您建议如何测量输入电流？  我假设您是指使用电流探头进行直接测量？

你好、

感谢您提供其他背景详细信息。

 您是否有另一个 TSP2493器件在 EVM 上需要替换并检查行为是否可重复？ 因此、我们还可以排除原始设备部分未知损坏不是原因。

 如果您有电流探头、请测量输入电流以及 IMON 电压、以检查它们是否随时间变化

此致、Rakesh

您好、Rakesh、

我将订购一些新器件、或订购另一个 EVM、然后再报告。

持续测试显示其他所有功能均按通告工作(启动期间的功率限制等)

将会

你好、

您的目标规格和要求是什么。 ？  

您能不能了解一下 TPS25982、TPS1663x 器件并告诉我您的想法。

此致、Rakesh

您好、Rakesh、

感谢您的建议。  根据我们的要求、遗憾的是、它看起来也不合适。

我们希望在24-48V (浪涌至50V)范围内运行、持续电流高达20A、具有基于硬件的快速瞬态过载保护以及基于 MCU 的较慢电子保险丝(i2t 行为)。  该应用将具有大约20个这些输出通道、因此保持每通道的功耗较低对于无源热抑制而言非常重要、这也是我们的要求。  我正在考虑将 TPS2493 (或等效器件)与 LM5050理想二极管输出串联(并在最终输出上使用合适的 TVS)、两个控制器都使用 NVMFS5C604NLWFFT1G 作为导通元件。

我对其他拓扑或器件型号建议持开放态度。  这就是我在完成之前的设计和原型迭代以及添加新要求(更高的电压、更高的电流、更快的性能)后提出的要求。

也许还值得一提的是、我希望使用 LM5060和上述 MOSFET 的4倍并联来保护主电源输入、以100A 的稳态导通电流提供 OVP 关断和总过流保护。  我刚刚测试了 LM5060 EVM、对性能感到满意。

谢谢、

将会

你好、

LM5069优于 LM5060器件。 LM5069可在发生短路时提供精确的过载保护、FET SOA 保护(功率限制功能)和快速关断功能。  

LM5060适用于不需要精确电流感应但需要某种级别故障保护的应用。 示例是电源路径中的电感或阻抗限制短路条件下电流上升的应用。 请参阅 数据表中的8.1.5过流故障。

有关  配置器件以支持浪涌的信息、请参阅 www.ti.com/.../snva683.pdf

此致、Rakesh

您好、Rakesh、

我最初选择5060与5069相比、以消除感应电阻器、但代价是电流限制不受控制。  我将根据您的建议重新评估。

此外、除了新的 EVM 外、我还将推出 TPS2493替代器件。  我将在结果到达后发布结果、然后我可以重复这些测试。

谢谢

将会

你好、

我将与设计团队核实并告知您。 请在本周结束前留出时间。

此致、Rakesh

你好、

由于该器件不是为开/关周期应用而设计的、因此分析起来似乎需要更多的精力。 您能告诉我们您的系统是否对 IMON 上的干扰有疑问吗？ 我希望您将用于电流监控、在这种情况下、您可以在 PG 声明后启动监控。 ？

此致、Rakesh

您好、Rakesh、

感谢您的回复。

我们计划使用将由 MCU 读取的 IMON 输出、并在 TPS2493提供的超快动作内置保护之外的时间段内提供 i2t 电子融合功能。  我们将以足够高的采样率进行采样、以便看到 IMON 毛刺脉冲、它可以激活 i2t 算法(产品仍在设计中、因此尚未固化)。 由于 IMON 输出在此干扰期间为满量程、因此它将显示为灾难性的输出电流故障。  我们可以根据您的建议监控 PG 线、但系统中将有20多个输出级、因此所需的 GPIO 数量增加了20+、以实时监控 PG、从而比较 IMON 读数/使其无效。

我知道您说的器件不是为开/关操作设计的-我假设您是指 PWM 操作、而不是简单地使用 EN (UV)线一次性打开器件。  为了方便测量、我让信号发生器以大约5Hz 的频率运行。  当手动使用使能开关或使用设置为低于1Hz 的信号发生器时、我还会观察 IMON 行为。 因此、在这两种情况下、在 EN (UV)有效之间禁用输出的时间都超过1秒。  在我看来、对于这样的部分、1秒以上的 Toff 构成"无穷大"时间。  换言之、关断1秒或关断100秒应与器件相同。  在我收集的文档中的某个位置、该器件是内部采样系统。  如果是这样、我猜是如果 EN (UV)在"错误"时钟周期内生效、则会发生此问题。  在我们的应用中、Vin 始终存在、因此我假设内部的任何电路即使在输出被禁用时也保持有效。  通过使用信号发生器并缓慢调整频率、可以很容易地通过在每个周期的"错误时间"打开部件来引出 IMON 行为。  同样、根据在禁用时间超过1秒的情况下看到这种行为、似乎是随机的机会、而不是我的测试使用 PWM (为了便于测试和示波器捕获)。

了解该器件不是为 PWM 设计的、则必须在不出现该情况之前禁用该器件(但仍具有输入功率)多长时间？  例如、如果器件需要2秒的空白周期、我们可能会考虑这一点。  我们不希望对器件进行 PWM 处理、这只是我的测试方法的一个赝像。  但看到它在超过1秒的关断时间内发生会导致我相信这种 IMON 毛刺脉冲可能会在任何上电时发生(当 Vin 已存在且 EN (UV)置位一次以打开输出时)。  另请注意、如果我将使能频率从4.9Hz 更改为5.0Hz (例如)、问题就会消失。  我可以找到许多不同的频率、这些频率将导致 IMON 问题出现并消失、驱动使能线路的频率变化小于0.1Hz。  即使运行频率低于1Hz、频率的轻微变化也会导致 IMON 的行为发生变化。

我已经考虑的一种替代方法是使用 LM5069和 INA282等器件来提供 IMON 输出。  它只会增加 BOM 线数和布局复杂性。

如果有一个关断时间(Vin 存在、未启用)驻留时间、那么该部件在启用时不会出现 IMON 毛刺脉冲、这一点很有意思。   

谢谢

将会

你好、

感谢您提供有关其他调查结果的详细信息。 根据您的描述、它似乎是随机的、即使在低频 PWM 循环时也可能发生。

在我们深入研究根本原因的同时、您能否分享您的系统要求(最大电压、最大负载电流)以建议其他选项。

此致、Rakesh

您好、Rakesh、

感谢您最近的回复。

标称电压范围为12-28VDC。  到目前为止、在开发该产品时、我一直尝试使用额定电压至少为60V 的器件、但我可以考虑使用空间较小的器件。

每个器件/通道的最大输出电流为20A 连续电流、瞬时能力更高(5倍或更多？)、可实现启动浪涌和更长持续时间 i2t 行为。

正如我在前面的一篇文章中提到的、具有内置电流检测输出是我们想要具有的一项关键功能、可减少 BOM 数量和布局复杂性。  如果该器件已经需要自己的电流感应电阻器、那么我们可以添加一个外部高侧放大器、例如 INA282。  我们希望在该测量上具有5%或更高的精度。  我看到并使用了一些具有内置 MOSFET 开关的部件、该开关具有电流镜像输出感应信号、这些设计在低电流时往往是非线性的(例如小于5A)。  我们希望具有从1A 以下到满量程的线性响应、因为除了提供精确的电子熔丝功能外、系统的总电流消耗也是一个关键参数。

我仅考虑额定温度为-40C 至+125C 的器件。  由于其他系统因素、我们正在设计 PCB 的连续100C 温度。

感谢您提供的帮助、

将会

你好、

您能不能查看 TPS25982。 它支持高达24V、15A 的连续电流、并提供精确的负载电流监控模拟输出。 如果您可以将负载分支到两个负载、则该器件是合适的。 否则、可以将并行视为应用手册 http://www.ti.com/lit/an/slva836/slva836.pdf 中讨论的内容

其他选项是高达6A 负载的 TPS1663。 快速浏览一下、让我知道您的想法。

此致、Rakesh

您好、Rakesh、

感谢您提出的器件建议、我刚刚介绍了这些建议。

TPS25982的电压余量太小、无法让我感到舒适。 在28V 电压下运行时、只有7%的电压、直到达到绝对最大值。

并联的 TPS1663可以正常工作。  与我最初提出的解决方案相比、总成本和器件尺寸几乎是一种洗涤(假设平行器件的布局不会太糟糕)。  但是、由于我一直在计划使用导通电阻约为1m Ω 的外部 MOSFET、与该器件的33m Ω 导通电阻相比、散热问题变得更大。  例如、5A 通道的 Pdiss 介于25mW 至750mW 之间。  至少对于这些通道、我需要进行更多计算、以查看标准 PCB 布局是否会产生足够的热量或是否需要特殊散热。  在20A 电流下、单个1m Ω MOSFET 的耗散为0.4W…… 总共4个并联的 TPS1663将消耗3.1W (大约多8倍的热量)。

我想我没有提到过的一点是、对于 TPS1663x 器件、您能否并行输入 IMON 输出并实现流经每个器件的电流总和？ 或者、您是否需要单独监控其中的每一个？

谢谢

将会

你好、

鉴于这些挑战、我们必须使用热插拔控制器。

关于 您对 TPS1663x 的问题：- IMON 输出是电流源、可以将其连接在一起以获取总体电流信息。 必须对 Rimon 电阻器进行适当调节(Rimon eq = Rimon /否 并行器件)

此致、Rakesh

你好、

从分析中可以看出、流入 IMON 的电流持续到栅极达到 VOUT、即~200us。 我们需要验证 IMON 脉冲是否与栅极上升速率有任何相关性。 我可以计划访问实验室进行测试、但可能会由于现在的限制而出现一些延迟。 如果可能、您能否在以下两种情况下通过在栅极添加电容来测试 EVM。 EVM 在 C4处有占位符。

1. C4 = 2.2nF  
2. C4 =10nF

此致、Rakesh

您好、Rakesh、

是的、我可以在今天或明天之前在实验室中进行测试(我在家、但如果需要进行实验室工作、我仍然可以进入办公室)。  

我想确认 R11的值。  我看到 EVM 数据表建议1k。  您希望看到的值是否与 C4测试一起安装？

谢谢、

将会

谢谢

同时安装 R11、并对 R11使用1k

此致、Rakesh

您好、Rakesh、

我能够在 R11 = 1k、C4 = 10nF 的情况下重复测试(我没有2.2nF 的可用电容)

IMON 杂散输出似乎保持相同的持续时间。  我保持 x 轴标度与先前的测试相同、但由于 C4动作、它会缓慢打开、超过示波器捕获的末尾。

此处附上原始数据和 PDF 图。

e2e.ti.com/.../TPS2493_5F00_EVM_5F00_C4_3D00_10nF.xlsx

e2e.ti.com/.../TPS2493_5F00_EVM_5F00_C4_3D00_10nF.pdf

谢谢你。

一个问题：为什么在关闭条件下 Vout 不会达到零。 ？ 您是否在无负载条件下进行测试？

此致、Rakesh

Rakesh、

你好、

感谢您的确认。

由于器件有点旧、我们的设计人员正在访问数据库以查看问题。 请留出时间直至下一周结束、我们知道它将持续一段时间。

同时、浏览/执行备选解决方案(LM5069 +电流感应放大器)的工作文件、如果您有任何问题、请联系我们。

此致、Rakesh

你好、

我们在设计中观察到类似的行为。 该器件使用时钟对电流进行采样、在某些临界情况下会观察到 IMON 脉冲。 立即的解决方案是在系统级别执行权变措施、以便在器件启用后立即清除 IMON 信息。 我们需要很少的晶体管和电阻器来实现它。 请告诉我您的想法... 是为 TPS2493解决系统问题，还是探索替代解决方案(LM5069 +电流感应放大器)？

此致、Rakesh