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[参考译文] TPS7A78：TPS7A7833间歇性输出1.7V - Cldo 输出、Cldo 输入比率？

admin
Guru**** 1828310 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS7A78, ISO7760
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/951364/tps7a78-tps7a7833-intermittently-outputting-1-7v---cldo_out-cldo_in-ratio

器件型号：TPS7A78
主题中讨论的其他器件： ISO7760

您好！

我有一个在 HB 模式下使用 TPS7A7833PWPT 的设计。  它间歇性上电、LDO_OUT 为1.7V、而不是3.3V。  我怀疑这可能与我违反 Cldo 输入/ Cldo 输出10：1比率有关。  我的电路值如下：

TPS7A78处于 HB 模式

CS：680nF

RS：330R

Cscin：330uF + 100nF

Csc1：1U +100N

Csc2：2.2u + 100N

Cldo_in：22U+10U

Cldo_out：22U+22u+1U+100N

如果你能...

1. 解释 LDO_OUT 上的间歇1.7V。

2.解释10：1比率要求

如何计算 TPS7A78在 HB 模式下的保持时间。  我假设断电时 TPS7A78仍由 Cscin 供电？

谢谢

TC

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    TI__Guru**** 1828310 points
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    尊敬的 TC：

    图22显示了当 Cldo _in 电容器的大小不正确时、负载瞬态如何触发启动。  如果 DMM 用于测量 Vout、并且负载瞬态导致器件重复重启、则 DMM 可能采用平均值、这可能使您接近1.7V。  因此、请确认您的测量方法(DMM、示波器)、并在您看到1.7V 时确认您的输出电流特性。  

    当您说 LDO 输出为1.7V 时、它是否在这里挂起而不恢复、或者它最终上升到3.3V？  

    10：1比率允许内部 LDO 响应负载瞬态、而不会在输入电源出现明显下降、从而导致其降至 UVLO 值以下并意外关闭。  这一点很重要、因为 LDO 由电荷泵电路供电、因此可以将大 Cin 电容视为保持电容。  如果您的负载较低、这一点就不是问题。

    当交流电源断电时、SCIN 引脚电容器用作保持电容器。

    谢谢、

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 1828310 points
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    尊敬的 Stephen：

    感谢您的快速回复。  是的、我的测量是使用 DMM 进行的、因此您说它可能一直在重新启动。   

    TPS7A78的负载包括...

    a) 2节电表芯片(具有集成 sigmadeltaADC) -数据表仅给出每个芯片的典型工作电流= 4.5mA。  这些芯片在加电时不会保持复位、但是它们的内部 POR 电路会保持芯片复位直到电源超过2.5V。

    b) 2节 TI ISO7760隔离芯片-数据表给出了每芯片最坏情况下的最大电源电流= 11.4mA。  但 TPS7A78仅为隔离器的一侧供电、其中一个隔离器朝向 TPS7A78侧的输入、另一个隔离器的输出朝向 TPS7A78侧。

    因此、当电路在 LDO_OUT=1.7V (使用 DMM 测量)的故障状态下加电时、它保持此状态、即最终不会斜升至3.3V。

    使用 DMM 进行的一些额外测量是：-

    处于 良好状态、处于故障状态时的 DMM 直流电压测量

    Vscin、16.47V、16.05V

    Vsc1、8.22V、7.54V

    Vsc2、4.06V、3.48V

    Vldo_in、4.00V、3.47V

    Vldo_out、3.3V、 1.7V

    谢谢

    TC

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    TI__Guru**** 1828310 points
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    尊敬的 TC：

    当器件运行不正常时的值为我们提供了很多有关所发生情况的提示。  我们需要一些示波器图来确认这里发生的确切情况、包括通过电流探头测量来确认负载瞬态的峰值。  

    当 Vldo_in 电压运行不正常时、电压测量值为3.47V、我认为这可能是由于负载瞬变或 LDO 输出端的重负载电流导致该电压下降。 反向工作时、电荷泵中第二个飞跨电容器的输出会下降(3.48V 而不是大约4V)、第一个飞跨电容器(7.54V 而不是大约8V)也是如此。  电荷泵的压降有力地表明、它也遇到了重负载。

    在所有情况下、Vscin 电压都高于16V。  应该发生的情况是：Vscin 大约为16V、Vsc1大约为8V、Vsc2大约为4V。  由于 Vscin 电压是应该的电压、这告诉我设计的前端可能大小合适。

    您能否将>10倍的 LDO_OUT 电容器放置在 LDO_IN 上并查看问题是否消失？  

    谢谢、

    斯蒂芬

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    TI__Guru**** 1828310 points
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    尊敬的 Stephen：

    谢谢、这很有道理。  好的、让我尝试增大 LDO_IN 上的电容。

    我不清楚的几件事...

    1.我真的需要满足10：1的比率吗？还是只需增加 LDO-IN 上的电容就可以了？   目前、我的电路在 LDO_IN 上具有大约32uF (10U/l 22u)的电流、在 LDO-OUT 上具有大约45uF (22u//l 22u//l 1U)的电流。  受目前可用的组件限制、我可以 a)向 LDO-in 再添加2个22uF 电容器以获得大约76uF 的电容、并将 LDO-out 保留为45uf 或 b)在 LDO_in 上为76uF、并将 LDO-out 上的电容降低至4.7uF、以实现大约10：1的比率。  选项(A)是否存在问题？

    2.仍不确定如何处理 HoldTime -您能否提供详细信息。

    谢谢

    TC

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    TI__Guru**** 1828310 points
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    尊敬的 Stephen：

    增加 SC1和 SC2上的电容(我知道这会增加启动时间)是否会有助于或使情况更糟、在我的情况下、这在启动时似乎是大电流负载？

    谢谢

    TC

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    尊敬的 TC：

    我使用您的组件值运行了一些 SIMPLIS 仿真、我估计交流电压为120VAC、但让我知道这应该是240VAC 还是其他值。  我在输出端使用了30mA 负载(建模为纯电阻器)。  正如预期的那样、在启动期间、LDO_IN 电容器下降到足以下降到低于3.5V 的 UVLO 阈值、从而导致 LDO 输出崩溃。  然后、这种情况会一直重复：LDO_IN 会充电、超过 UVLO 阈值、LDO 会导通、随后电荷从 LDO_IN 快速转移到 LDO_OUT、导致 LDO_IN 电容器下降到 UVLO 阈值以下。

    如图所示、如果您可以减小 LDO 输出端的电容并增大 LDO 输入端的电容、那么我希望问题得到解决、但是您需要评估 LDO 输出端的电容是否足以满足任何负载瞬态要求。

    然后、我使用以下命令运行了仿真：
    VLDO_IN =(22uF * 3)// 10uF
    VLDO_OUT = 4.7uF // 100nF

    这似乎起作用。  Iout 仍然是建模为电阻器的30mA 负载、并且不考虑元件容差。

    如果我将仿真中的所有组件保留为原始帖子中描述的组件、但我将飞跨电容器 SC1和 SC2更改为4.7uF (根据数据表最大值)、则问题仍然无法解决、如仿真中所示。  

    关于您的问题：

    1. 10：1不是硬性要求，而是更多的准则或最佳做法。  从仿真中可以看到、LDO_IN 上的额外电容器可防止导致 UVLO 跳闸的压降。  电荷泵可以对 LDO 输入端的电荷进行补充、但 LDO 输入电容器压降过大、而电荷泵电容器本身正在由 Cscin 进行补充。  

    2、一旦移除交流电压、CScin 上的330uF 电容将成为您的主要能量存储器、随后是 LDO_IN 电容。  电荷泵将继续从 Cscin 向 LDO_IN 电容器提供电荷、但一旦 LDO_IN 电容器降至 UVLO 阈值以下、LDO 输出将会如我们所见关闭。  因此、保持时间是 LDO 输出上的电流消耗的函数、它会移除 LDO_IN 和 Cscin 上的电荷、直到 LDO_IN 上的4V 下降到大约3.5V。

    谢谢、

    斯蒂芬

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    尊敬的 Stephen：

    非常感谢您运行仿真-这清除了所有问题。  我的应用是240Vac 而不是120Vac、但我认为您提供的所有信息仍然有效-如果我错了、请纠正我的问题。

    最后一点、关于保持时间和您提供的最后一个仿真图... 我假设该仿真用于30mA 负载。  因此、正如您说的保持时间来自 Cscin 和 Cldo _in 中存储的能量-我将忽略 Cldo _in、因为 Cscin 是显性的。  因此、当 Scin 的电压大于15V 时、电荷泵可以向 Cldo _in 提供电流、但低于15V 的电荷泵会停止。  如果我使用 i=(Vo-VI) C/t 进行恒定电流放电、那么保持时间可以计算为 Cscin 从16.25V 变为15V 以及 Iout/4的恒定电流的时间。  ie t=(16.25-15) 330u/7.5m=55ms。  对吗？

    谢谢

    TC

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    尊敬的 TC：

    是的、正确的、这些仿真仍然有效、因为问题不在前端、而是在 Scin 上将交流电压转换为大约16V 之后。  是的、您的保持时间数学基本上就是我的方法。 我认为这是数据表中的内容、但实际上我看不到、我可能需要在数据表上编写应用手册以缩小差距。  您根据仿真数据计算出的55ms 近似值非常接近仿真结果。

    SIMPLIS 模型看起来可能有一些轻微的误差、例如、Scin 电压应约为16V (不是看起来的16.4V)、UVLO 应以3.5V 或更低的电压跳闸(不是仿真看起来所示的3.8V)。  数据表中的图19和20显示了 Scin 电压如何在16V 左右徘徊以供参考。  根据数据表、内部 LDO 上的最大(最坏情况) UVLO 跳闸阈值为3.5V。  电荷泵比为4倍。  因此、在最坏情况下、当 Scin 电压低于4*3.5=14V 时、UVLO 将跳闸。 Scin 上的稳态电压大约为16V。  因此、我将根据这些数据表值使用以下数学运算：

    DT = C * dV/I

    DT= 330uF *(16-14)/ 7.5mA = 88ms

    谢谢、

    斯蒂芬

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    谢谢 Stephen

    此致

    TC