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[参考译文] TPS62912:斜坡顶部的欠压瞬态

Guru**** 657500 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS62912, TPS62912EVM-077, TPS62913
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/1165757/tps62912-undervoltage-transient-at-the-top-of-the-ramp

器件型号:TPS62912
主题中讨论的其他器件: 、TPS62913

您好!

我在我的设计中使用 TPS62912、请注意、在电路板上的所有四个电源实例上、软启动序列结束时都存在很大的欠压瞬态。  该瞬态也在开箱即用的评估板上、具有默认组件和跳线位置。  我看到了2.2µH μ H 和4.7µH μ H 电感器以及2.2MHz 和1MHz 开关速度下的瞬态。

以下是未安装负载时的评估板输出屏幕截图:

该评估板通过5V 输入生成3.3V 电压。

我安装了一个3.3欧姆电阻器来提供1安培的负载、瞬态(在白色光标之间指示)从24mV 极小增加到26mV。

我尝试了12伏至4.5伏的输入电压、步长为2伏、输入电压与该瞬态没有任何区别。

我能否获得一些有关此瞬态原因的支持、以及有关如何消除或至少将其最小化的建议?  我认为、由于公开提供原理图和布局、因此使用评估板是一个很好的起点。  我也想在我的板上解决这个问题、但我更希望我的设计细节可以私下讨论。

提前非常感谢!

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    感谢您的提问。 从示波器图中、我不确定您何时看到这种行为。  是否处于从启动到电源正常状态的转换阶段? 您能否提供示波器快照、以显示缓解情况?

    需要注意的一点是、如果您更改 EVM 上的输出电压、输出电容器的有效电容会由于电容器的直流偏置降额而降低。 如果您希望在瞬态期间尽量减小骤降、增大输出电容将有所帮助。  

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    您好、Steve、
    感谢您能再接再用。

    该瞬态位于软启动结束时。  下面是电路板上相同行为的屏幕截图、其中显示了完整的软启动行为:

    下面是器件从脉冲跳跃模式切换至软启动斜坡顶部的连续 PWM 的一些详细信息

    蓝色走线是铁氧体磁珠下游的滤波输出、粉色走线是 TPS62912的 SW 引脚。 进行了比较。

    我在 PSpice 中运行了仿真、以查看仿真中是否可以重现该影响、但在软启动结束时未显示任何瞬态:


    TPS62912EVM-07 EVM 在其×22µF 配置中指定了3.3V 的输出电压、因此我希望默认的5 μ F 电容器适合该电压:



    您是否能够在评估板上重现此瞬态?

    这是器件的预期行为吗?

    非常感谢!

    Pete

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    您好!  

    如上所述、PG 后的骤降是由于启动期间从 PFM 过渡到强制 PWM、因为在 PWM 期间 SW 不会灌入电流。  正如您在随附的示波器图中看到 的、这是该器件的预期行为、其中我在5VIN、3.3VOUT、1A 负载@ 2.2MHz 以及5ms 启动时间下具有~20mV 的过冲。  启动期间此过冲是否存在问题? 这远低于1%。

    使用 VIN 启动(蓝色)

    在 VIN 放大的情况下启动、启动期间过冲为~18mV。

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    您好、Steve、

    感谢您的回复。

    我是否可以询问您是否在 TPS62912EVM-077的默认配置下进行了测量?  如果是、为什么您在看到 TPS62912EVM-077 (默认配置)以及我们自己 PCB 设计上的所有四个 TPS62912器件上出现过冲、同时看到斜坡顶部出现过冲?

    我们在默认 TPS62912EVM-077评估板上进行的测量(如下所示)提供了27mV 下冲、即它快速上升至几乎所需的电压、然后在缓慢上升至所需电压之前下降数十 mV。

    TPS62912EVM-077评估板提供27mV 下冲。

    我们的 PCB 设计提供90mV 下冲、如下所示:

    我们的 PCB 设计上的下冲为90mV。

    您是否知道电路板上出现过冲以及 TI 评估板和 PCB 设计上出现"下冲"的原因?

    非常感谢!
    Pete

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    感谢您提供更多信息。  我进行的测量是在针对3.3V 输出进行了修改的 TPS62913 EVM 上进行的。 我将研究启动的建模、以了解如何对强制 CCM 的结束 PFM 和开始建模。 TPS6291x 器件的启动允许跳过脉冲以避免启动期间的最短导通时间问题、然后转换到强制 CCM 以在运行期间实现最低噪声和纹波性能。 EVM 原理图和布局与电路板之间有何差异? 在哪里检测到 FB 以及 VO? 您的启动使用的是 VIN 还是 EN? 如果您能提供任何其他详细信息、我将不胜感激。

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    您好、Steve、

    感谢您确认这一点。  到目前为止最大的区别在于、您使用 TPS62913进行测量、而我们使用 TPS62912进行所有测量。

    对于您的问题、下面是一个 TPS62912器件的原理图、该器件通过12伏电压调节3.5伏:


    该器件作为序列的一部分启用、因此在启用该器件之前、12伏输入是稳定的。
    我们的 PCB 是根据用户指南中的说明进行布局的。  VO 被感测到铁氧体磁珠的上游。  FB 电阻器位于 TPS62912上的 FB 引脚旁边、可感测铁氧体磁珠下游的输出电压。  这是显示90mV "下冲"的电路、如我之前的帖子中的蓝色示波器波形所示。

    非常感谢、
    Pete

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    您好!

    我的同事稍后会给您回复!

    BRS

    Zixu

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    感谢 Zixu 和 Steve。

    我们确实需要尽快解决这个问题、并感谢您为我们提供的任何支持。

    谢谢、

    Pete

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    您好!  

    我查看了 TPS62912 EVM 开箱即用的启动情况、并看到1A 负载下的~10mV 过冲、这与我之前发送的修改后的 TPS62913 EVM 波形上的行为非常相似。  我不知道为什么您会看到 EVM 上的输出未达到调节电压、以及您在电路板上看到更大的输出电压瞬态的原因。  您的原理图看起来正常。  路径中必须有一个电阻、使 FB 或 VO 感应点无法正确调节输出。  我建议您更仔细地查看电路板上的输出路径和 FB 感应路径。

    此外、我希望能够重新创建您在 EVM 上看到的启动、因为我无法这样做。  除了输入电源、电阻负载和示波器探针之外、您的设置中还有其他什么吗?  您将负载应用于何处?  输出接头上的中间两个引脚是感应线路、因此它们不用于将负载放置在该位置。   

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    您好、Steve、

    感谢您的回答。

    我们之所以看到不同的示波器布线、是因为您没有适当设置示波器电压和时基(即20mV/div 和10ms/div)。  您的设置和我的操作实际上是相同的、您刚刚错过了我报告的尖峰和骤降。

    下面是对正在进行的操作的完整说明。  如果您确认您获得的结果与我相同、我将不胜感激。

    使用评估板进行测试

    测试设置

    使用 TPS62912评估板的测试设置照片

    • 该评估板由5V 的 TTI 工作台电源供电。
      • 输出端的粗电缆连接到评估板上的输入接头 J1:
        • 引脚1和2 (红色+ve)
        • 引脚5和6 (黑色-ve)
      • SENSE 输出通过专用的 SENSE 线连接到 J1:
        • 引脚3–红色传感+ve
        • 引脚4–黑色感应-ve
      • 输出接头 J2通过配置为电流表的 Keithley 数字万用表(DMM)连接到可变电阻负载(如屏幕截图所示)
        • 红色电阻负载线连接到 J2引脚1和2
        • 黑色电阻负载线连接到 J2引脚5和6
        • 引脚3和4未连接到任何器件
        • DMM 指示负载电流为1A
      • 示波器通过3英尺长的 SMA 至 BNC 电缆组件连接到 J5 (VOUT_FILT)
      • 示波器输入配置如下:
        • 直流1MΩ 输入阻抗
        • 20MHz 带宽限制
      • 测试 PCB 按开箱即用配置
        • JP1的引脚1和引脚2之间有一个跳线、用于启用电源
        • JP2有一个跳线、该跳线将引脚1悬挂在侧面、选择52.3k 的 SCONF 下拉
        • JP3装有一根跳线、用于将 PG 上拉至输出3.3V 电源
        • J3未安装任何跳线(我没有读取电源正常信号)
        • 所有电阻器和电容器都是出厂时提供的–我们没有以任何方式修改电路板

    在回答您对我的设置的问题时:

    • 除了输入电源、可变电阻器、DMM 电流表和到 SMA 测试点的示波器连接之外、我的设置中没有其他任何内容。
    • 我们将一根负载线连接到 J2的引脚1和2、将另一根负载线连接到 J2的引脚5和6
      • J2上的 Vout 检测线未连接到任何设备
      • 我们不会加载传感导线
    • J1上的 Vin 感测线路直接连接到工作台电源遥感端子的感测输入
      • 我们不是通过感应连接为此板供电

    与 TPS62913上的第一条测量迹线进行比较

    您的第一次测量将输出电压测量值设置为500mV/分频、将时基设置为1ms/分频。  我在示波器上重复了该设置、以便进行直接比较。

    Steve Schnier 关于 TPS62913评估板的“首次测量”屏幕截图

    Pete 在 TPS62912评估板上的等效“首次测量”

    在 TPS62913上进行的测量和在 TPS62912上进行的测量显示相同的行为。  电源在4.8ms 内斜升并达到稳定的3.3V。  我添加了垂直光标来测量起始电压和结束电压。  它们的值显示在屏幕截图左下角的黄色“C1”框底部。  我添加了水平光标来测量启动时间。  它们的值在时基配置框下的屏幕截图右下角可见。

    与 TPS62913上的第二条测量迹线进行比较

    µs 次测量将输出电压测量值设置为20mV/分频、偏移为3.3V、时基设置为每分频400 μ s。

    Steve Schnier 的 TPS62913评估板第二次测量屏幕截图

    Pete 在 TPS62912评估板上的等效“第二次测量”

    这两个屏幕截图大致相同。  您测量的过冲为20mV、而我看到的过冲为10mV。  请 µs、我不能将时基设为400 μ µs 除法、因此必须使用500 μ 除法作为最接近的设置。  这两个屏幕截图还显示在达到初始峰值大约1.8ms 后出现非常小的凸点。

    延长第二次测量的时间

    回顾我的第一篇帖子、示波器迹线被设置为10mV/除法、时基设置为10ms/除 法–这是第二次屏幕截图的25倍捕获时间。

    我已将电压标度更改为10mV/除法,以重复我在原始帖子中所做的测量:

    “第三次测量”–放大电压(10mV/分频),放大时间(10m/分频)

    上面的“第三次测量”显示了初始峰值为3.32伏,然后是负瞬态为3.303伏。  然后、电压开始在迹线的剩余80ms 内再次上升。

    “第四次测量”–放大电压(10mV/除法),放大时间非常远(50ms/除 法)

    “第四次测量”显示,电源在斜升时间结束后大约需要150ms 才能达到3.33V 的稳定输出。

    我们的 PCB 设计

    请检查我们 PCB 设计的布局、看看是否有任何可能引起关注的问题?

    我们的 PCB 设计布局、顶层为绿色、底层为红色

    顶层具有用于输入、接地和输出电压的铜平面。  输出电感器 L15靠近 TPS62912上的 SW (PIN2)。  VO 引脚(引脚1)通过极短的迹线连接到 L15的左侧。

    我们的 PCB 设计布局、顶层为绿色、底层为红色。  仅显示第1层平面的轮廓,即可清楚地看到底层的轨道。  从 FB1下游侧到 R39顶部的轨道(反馈感应的“Rtop”)以紫色显示。

    输出感应来自滤波电容器的第二级、并通过过孔传递到电路板底部的布线、上图中以紫色突出显示。  这通过第二个过孔连接到 TPS62912右侧的 R39。

    我正在使用示波器尖端的短铜接地片直接探测输出电容器上的电源,以提供最佳的测量结果。

    我们的印刷电路板和示波器探针的照片

    在10ms/div 处测量印刷电路板上的电路

    在我们的板上,我正在探测初始峰值至3.45伏。  然后电压快速下降至3.38伏(-70mV 下降)、然后缓慢上升至其额定3.50伏。  

    因此、该波形显示的行为与评估板相同、但具有更明显的骤降。

    问题

    • 您能否在 TPS62912评估板上使用与我使用的示波器设置相同的示波器设置进行“第三次测量”和“第四次测量”,并查看您是否观察到相同的行为?
      • 如果您能提供测量结果的屏幕截图、会非常有帮助、请吗?
    • 您能看到我们的 PCB 布局有什么问题吗?

    非常感谢你继续为这一案件提供协助。

    谢谢、

    Pete

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    您好!  

    我按照您的描述进行了测量、看到的行为与您所显示的相同。  我在电子负载上使用 CC 和 CR 进行了测量、并看到电压下降是在负载上升时发生的、因此预计会出现瞬态。  但是、我还会看到负载未启用时的下降、这可能是由于对 PFM 和 CCM 运行模式之间切换的补偿响应造成的。  在 SIMPLIS 模型中、此移交行为并未完全建模。 请参阅以下确认行为:

    我还查看了您的布局、没有发现电路板上的布局、VO 和 FB 布线有任何问题。 您能否再次描述您在此行为中遇到的系统问题?

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    您好、Steve、

    感谢您进行这些测量并发布图片-这真的很有帮助。  很高兴看到我们的测试现在彼此同意、并且我们在启动时看到同样的下降。  因此、我认为这只是芯片的行为、设计、组件选择或布局没有任何问题。  还感谢您检查布局、这也很有帮助。

    我不想在公共论坛上讨论这给我们造成的系统问题、而是希望私下讨论。  可以通过电子邮件自信地讨论这一点吗?

    谢谢、
    Pete

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    是的、我通过 E2E 向朋友发送了请求、我们可以在其中进行私下沟通、而不是在公共论坛上进行沟通。