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[参考译文] TPS61028:输出压降、开关节点在高电流事件后停止

Guru**** 2507135 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61028, TPS61020, TPS61029

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/772460/tps61028-output-droops-switch-node-stops-after-high-current-event

器件型号:TPS61028
主题中讨论的其他器件: TPS61020TPS61029

您好!

在基于 TPS61028的设计中、我遇到了一个可重现的问题。  当我通过同时运行连接到输出的所有器件来降低输出负载(以模拟最坏的情况)时、我注意到输出显著下降、开关节点也停止。  最初、我认为这可能是由于达到800mA 输出的电流限制、但我在数据表中没有看到任何指示开关将停止的内容。

随附的是一个识别信号的波形(请注意、通道偏移电压确实适用)。  我无法解释这种现象、除非器件被"欺骗"进入降压转换模式。  但是、我希望器件恢复正常并恢复正常切换。

通道2 (蓝色)正在监控器件的使能引脚、以确认控制器未被显示为"已禁用"

通道1 (黄色)监视微处理器的 LDO 输出。

在较高电流消耗和低输入电压期间、我使用短接地探针探测了 SW 节点。  在一段很长的时间内、我没有看到任何超过7V 的开关节点电压。  峰值开关电压大约为7.6V、持续约5ns (低功耗)、使用短接地探针和全带宽(1GHz)进行测量。

电感器选择为4.7uH (Bourns SRP-2510A-4R7M)。  输入上10uF 陶瓷电容器。 2.2uF 和22uF 陶瓷输出、100m 串联、用于 ESR。  LBI 接地。  LBO 未连接。  PS 连接到 VIN。  FB 电阻器为2Mohm 和270kOhm。

此设计的布局与第13节中的数据表建议布局非常相似。

为了彻底、我还附加了一个波形、其中探测了输入电压(大约3.6V)。

  • 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。
    Daniel:
    很高兴看到专业波形和详细描述。 非常干净,乐于助人

    在它停止开关之前、时间不稳定。 我认为它降至 VIN 以下并获得了预充电功能(作为过载保护)。
    请参阅第4页中的详细说明、返回到应用手册的预充电。 www.ti.com/.../slva387.pdf

    负载条件是什么? 您可以分享详细信息吗? 如果您只是测试最大负载能力、则可以尝试缓慢增大负载。 或更大的电容器可能会有所帮助。
  • 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、Minqiu、  

    感谢您的快速响应。  在波形中、输入电压(蓝色、通道2)看起来等于升压输出电压(通道3)。  但是、存在通道偏移、因此它们不相等。

    查看上面链接的应用手册中的表1、我相信这将被视为第1阶段。  如果这是控制器处于的状态、则我希望通道3 (升压输出)大致等于通道2 (输入电压)。  这是因为偏移。  它们不相等。  升压输入= 3.6V、升压输出= 2.85V (我的帖子中的第一个图、使用屏幕标记进行测量)。  这可能是由于外设组件的负载(如果输出电流受到限制)。  表1未指示任何非开关状态。

    在负载条件方面、我们将升压输出连接到一些组件、显示驱动器、音频放大器、运算放大器和用户界面 IC。

    我认为第5页可能是应用手册中规定的"移动枪":

    '要退出启动并进入正常运行、输出电压必须上升以完成每个相位、然后移至下一个相位。 如果输出电压不增加、转换器可能会卡在启动模式。 这种问题通常是由于启动期间输出上的负载所致;有限的电流不足以将输出电压升高到下一个电平。 这些相位中没有一个具有触发关断或退出的时间限制或超时电路。"

    由于我们不启用或禁用连接到升压转换器的外设、因此它们将显示为负载。  此注释对我看到的行为确实有很大意义。

    我将电流环路与电感器串联、可以看到应用手册中描述的行为(电流降低、电压降低和持续的稳定预充电电流)。

    现在、这是下一个问题...  如果器件卡在预充电模式下、是否存在任何潜在的长期损坏?  例如、如果器件在此情况下运行了多个小时(10小时)、是否会损坏控制器?

    至于解决方案、如果将控制器 IC 更改为 TPS61020 (1500mA 限制)或 TPS61029 (1800mA 限制)、您是否希望更改此行为?

    感谢你的帮助!

    此致、

    Daniel

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    Daniel:
    很抱歉我今天不在办公室。 我粗略地看一下你的补遗。 请在我退房后等待我检查。

    "在波形中、输入电压(蓝色、通道2)看起来确实等于升压输出电压(通道3)。 但是、存在通道偏移、因此它们不相等。"
    Minqiu >> Vout 在停止开关前下降约1V。

    简而言之,我认为这个问题可以简化为:
    1.为什么它停止开关?
    由于 Vout 大幅下降、它将恢复到预充电状态。 在该阶段、电流限制要小得多。 因此它无法达到目标以结束预充电。
    2.为什么输出电压下降?
    峰值电流限制为800mA (典型值)。 您的负载可能会捕获它。 如果负载比能力重、则转换器不会提供目标 VOUT。

    我认为最好您确认负载条件。 您是否计算了所需的 IO 值?
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    您好、Minqiu、

    我同意您关于开关停止的看法。 Vout 确实会下降、并且由于它下降了相当大的值、因此控制器可能会返回到预充电状态。

    关于 Vout 压降、我将尝试获取负载输出。 在布局中、很难将负载与开关的输出分开。 我需要剪切一些线迹来实现这一点。

    此致、

    Daniel
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    Daniel:
    建议您确认负载条件的目的是帮助您做出更好的选择。 它比逐个测试更可靠、更高效。
    如果还有其他问题、请告诉我。
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    您好、Minqiu、

    我使用 Keysight 电源 N6705B 隔离了负载和供电外设。  两次测量的电流都是通过将 Tek 电流探头通过22AWG 导线连接到负载的情况下测得的。

    所有 LED 驱动器均处于稳定状态、电流约为68mA。

    我注意到、当音频驱动器和扬声器被使用时、会有一个高脉冲电流、从而超过大约300mA (因此增加了大约230mA)。

    然后、我将升压转换器重新连接到负载、并执行了相同的练习。  请注意、开关输出和负载之间连接了22AWG 导线。  大容量电容位于开关输出侧、然后是用于电流探头测量的导线环路、再是负载。

    我注意到、电流几乎是双倍、噪声很大、并且以相同的方式运行音频放大器时、输出显著下降。

    我将假定升压输出(在这个执行中电路的设计方式中)不能支持这个输出、并且电压下降直到负载条件被消除。  在上述行为中、这是否是一个公平的假设?

    其他问题:所选电感器为 Bourns SRP-2510A-4R7M。  我注意到、该电感器的直流电阻大约比数据表中推荐的电感器高一个数量级。   Bourns SRP-2510A-4R7M 是否适合应用?   

    感谢您的帮助!

    Daniel

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    Daniel:
    感谢您提供详细的测量信息。 它似乎达到了电流限值、然后 VOUT 下降。
    建议使用更大的电流器件替换 TPS61028。 例如 TPS61020、它是一个引脚2引脚部分、易于调试。 (您可以从 TI.com 申请一些样片以进行轻松测试)

    电感的电阻会降低效率。 低效率将在某种程度上导致具有相同负载的更大 Iin。
    这取决于您的系统、包括成本、尺寸和其他考虑因素。