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[参考译文] TPS65218D0:PMIC 在启动后立即关断(然后重新启动)

Guru**** 2589280 points
Other Parts Discussed in Thread: AM3358, TPS65218D0, TPS65218, TPS51200

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/904126/tps65218d0-pmic-shuts-down-immediately-after-starting-and-then-restarts

器件型号:TPS65218D0
主题中讨论的其他器件:AM3358TPS65218TPS51200

我们将 TPS65218D0连接到 AM3358。 该板还具有一些连接到其他 PM 部件的 Cyclone 10 FPGA。

FPGA I/O (+3.3V)由 LM20143MHE 生成。
该器件的 PGOOD 信号使用引脚46 PWR_EN 启用 TPS65218。
因此、在电源序列中、FPGA I/O 首先打开。

我们有10块板。 当+3.3V 电压打开时、其中9个发生故障。
我们在更改电源后可以使用的最后一个板。
我们发现电路板从5V 汲取0.6A 电流。
我们已经尝试在其他电路板上使用四种不同的电源、但它们无法正常启动。
我们不使用 DCDC5 & 6或 GPIO1

我们在 DCDC4上看到大约2.2V 的电压、我们怀疑 FPGA I/O 驱动 CPU I/O

它为3.3-2.2 = 1.1或几乎为两个二极管压降。

原理图。

电容为22uF、基于 http://e2e.ti.com/support/power-management/f/196/t/844935

1.8V 首先打开。  发生这种情况时、5V 电源中的压降最小。

然后、1.35V 会在该电压之后导通。 这似乎也起作用、在2ms 内达到其电压。

3.3V 具有~2.2V 的值、然后开始*下降* 0.6V、 +1.35V 达到其值后5ms、然后再次开始增加
然后关闭。

我们希望更好地了解电源序列时序。

序列应为...、DCDC3=1.35V、GPIO1、DCDC4=+3.3V、...

DCDC4 (+3.3V)应在 DCDC3 (+1.35V)之后启动 DLY5 + DLY6

DLY5 = DLY6 = 2ms、因此 DCDC4应在 DCDC3之后4ms 开始。
在下图中、我们看到 DCDC4在7/5*4ms 或5.6ms 后骤降、然后升至2.6V、直到10/5*4ms = 8ms。
这是启动后的2、4ms、这是在应自行关闭之前分配的5ms 时间之前。

为了避免 FPGA 的干扰、我们关闭稳压器以了解这种情况。

3.3V 稳压器在1.35V (5.6ms)之后7/5*4ms 打开。

它在+1.35V 之后仍在10/5 * 4ms 或8ms 关闭、并且此时已达到2.6V。

我们有15个 I/O 引脚、这些引脚使用10k Ω 电阻上拉至 DCDC4。
LED 通过330欧姆串联电阻连接、但在该状态下通常处于关闭状态。
有大约60uF 的去耦电容器。 CPU 周围最多(5 x 10uF)
的 VCC

 4个单栅极
 1个 SPI 闪存
 1个 NAND 闪存
 1个时钟缓冲器
 1个用于 DDR3电压的 TPS51200BCT
 1个 TMUX1574PW 模拟多路复用器。
 2个 SDRA05-4R2 USB 保护电路。

似乎不会使 DCDC4过载。

有什么想法吗?

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    Ulf、

    感谢您提供如此多的详细信息和示波器截图。 我将回顾这些材料并提供有关问题根本原因的假设、但我可能需要1-2天的时间来审核和回应。

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    Ulf、

    原理图未正确连接。 请再次尝试附加吗?

    [引述 USER="Ulf Samuelsson"]该上限为22uF[/引述]哪个上限为22uF?

    此外、TPS65218D0 IC 的完整可订购器件型号是多少? 是 TPS65218D0RSL (QFN 封装)还是 TPS65218D0PHP (SOIC 封装)?  

    假设您使用的是 PHP 软件包版本,IC 上的顶端标记是什么? 故障电路板上的所有 IC 是否具有相同的顶部标记?

    [引述 user="Ulf Samuelsson"]我们有10块电路板。 当打开+3.3V 电源时、其中的9个电源发生故障。[/报价]在正常工作的1个电路板上、顶部标记是否与其他9个 IC 不同?

    在我有机会查看原理图后、我可能会有更多后续问题。

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    您好 Brian

    这是 PMIC 原理图。 PMIC 的所有直流/直流输入端附近都有电容器、它们不会放置在同一页上、因此在下面的原理图中不可见。 22uF Ulf 之前提到的是 DCDC4输出端的 C6062。  

    器件型号为 TPS65218PHP (SOIC)封装。 良好的主板和故障主板在顶部标记为 T65218D0 96WG4 ATV9。

    我们还通过在电路板和电源之间连接一个0.57 Ω 电阻器来检查 DCDC4启动和重新启动时的电流消耗。 当 DCDC4触发重启时、电流增加的幅度很小。 因此、看起来 DCDC4电源域上没有短路。

    BR/Ying

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    Ying、

    您能否确认散热焊盘是否正确焊接到 GND?

    散热焊盘的焊盘焊盘布局应具有一组过孔、这些过孔直接连接到内层的 GND 平面。

    TPS65218D0器件上没有专用的 GND 引脚、因此在使用器件的 PHP 封装时、人们更常犯不将散热焊盘连接到 GND 的错误。

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    您好 Brian

    我已经检查过散热焊盘是否连接到 GND。

    BR/Ying

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    您好 Brian

    我一直认为 DCDC4是问题所在。  但在3.3V 下降之前、1.35V 看起来有点可疑。 它高达1.48V。

    是否有任何有关 DCDC3状态的监控电路? 是否可以是该尖峰触发重新启动?

    BR/Ying

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    Ying、

    哇! 这是一个非常有用的信息。

    对于 TPS65218D0、将 STRICT 位设置为1b。 如果您查看数据表、它会告诉您、当 VDCDC3 > 104%(1.35V*1.04 = 1.404V)的时间超过50us 时、DCDC3将经历过压故障(VOV)。

    我相信您的理论是正确的。 您共享的示波器捕捉清楚地显示了 VDCDC3 = 1.48V、看起来它的持续时间超过50us。 这将是 VOV 故障、并会导致 PMIC 停止上电序列并关断。

    现在、我们只需查明该尖峰的来源、我们就会知道根本原因。

    • 它是否与 DCDC1或 DCDC2导通时同时发生?
    • 如果是、是否有可能在 PCB 的布局中将 DCDC1/2和 DCDC3耦合在一起?
    • 是否有一个耦合到 DCDC3反馈信号上的外部噪声源?

    显然,我还不知道这些问题的答案,但我认为我们最终走上了解决这一问题的正确道路。

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    3.3V_CPU 用于启用 TPS51200、为 DDR3存储器提供 Vref。 当+3.3V_CPU 达到大约2、6V 时、它打开。
    与 Ying 交谈、她注意到 C200、C201电容器距离 U41 ~2 cm、它们可能应该更近一些。
    我们发现+1.35V_CPU 和 GND 之间的一个10uF 电容器更接近 U41、我们将尝试增大该值。
    更糟糕的是、C6007是 DCDC3 LC 的一部分(请参阅之前的原理图)、它不靠近 PMIC。 它至少有几厘米远。

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    我想发生的情况是、U41开始消耗电流、导致1.35V 的初始下降、然后 PMIC 对下降做出反应
    开始泵入电流、从而导致过压情况。

    修复当前板的最佳方法是什么。

    • 更改 DCDC3 LC 组件(L6000、C6007)的值
    • 更改 C200、C201的值?
    • 我们有10V 电容器。 更改电容器类型是否会影响这种情况?

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    从我的角度来看、如果您使初始"电压骤降"更小、恢复电压峰值更小、则问题将得到解决。

    换言之、增大 C6007、C200和 C201的电容都很有用。

    从10uF 更改为22uF 将会很好、但由于封装尺寸的原因、并不总是能够实现。 在0603封装中很容易找到10uF、但不容易找到比0805小22uF 的器件。 使用额定电压较高的电容器会很好(例如10V 至16V)、或者更改电容器类型可能会有所帮助(使用 X7R 最好、X5R 可以、但建议使用 Y5V、请参阅 此链接)。 这些变化中的任何一个都会增加 DCDC3输出路径上的有效电容。

    当您只是调试电路板时、还可以在现有组件上堆叠多个电容器以测试您的理论。 与在0603尺寸的焊盘上安装0805封装不同、这与手工焊接相关、操作快速且相对简单。

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    我们添加了更多的电容器、但这没有帮助、电压凸点被减少到1.47V 而不是1.48V。

    我们想改用 TPS51200使能信号。

    该电阻器当前通过10kOhm 电阻器(R1124)上拉至+3.3V_CPU。

    当+3.3V_CPU 达到2.6V 时、这将打开 EN 引脚。

    我们决定移除电阻器、现在它由 I/O 引脚控制。

    目前、这意味着该引脚是悬空的、因为所使用的 CPU 引脚在复位期间被定义为输入。

    RESET 直接连接到 TPS65218的 PGOOD。

    一旦所有电源轨都稳定且 PGOOD 变为高电平、该引脚就会有一个下拉电阻器。

    在测试板上进行此修改后、PMIC 正确启动。

    我们看到两个选项。

    1. 理想情况下、当电源结构的其余部分稳定时、我们不会看到凸点超过限制、因此 PMIC 不会关闭。
    2. 如果仍然发生这种情况、Ying 提出了使用 I2C 接口暂时禁用 PMIC 最大电压检查的想法、
      然后打开 EN 引脚。 碰撞下降后、PMIC 最大电压检查将很快恢复。

    您对此想法有何看法?

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    我不知道 DDR3_VTT_EN 信号的来源、但我更希望该信号默认具有下拉至 GND 而不是上拉。 如果 CPU 上的引脚可配置为推挽而不是开漏、这将是理想情况。

    否则、可以始终设置 strict=0b 以禁用 VOV (过压)故障。 最初为 AM438x 系统创建了 strict=1b 条件、这些系统需要额外的安全性来保护 EPOS 系统免受篡改。 以后无需将该位设置回1b。

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    DDR3_VTT_EN 是 AM335x LCD_AC_BIAS_EN 引脚、该引脚是复位时的输入(无拉电阻)(PMIC PGOOD 信号)、但一旦复位取消置位、该引脚就会有一个下拉电阻。

    在+1.35V_CPU 上电之前需要几毫秒的时间、因此它应该在我们之前的第一个原型中禁用 EN 引脚。 下拉电阻器必须出现在下一个修订版本中。

    一些简单的测试显示、移除电阻器后 PMIC 启动、但我们必须检查当 DDR3_VTT_EN 置位时会发生什么情况。