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[参考译文] TPS61230A:软启动时间

Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61230A, TPS63010
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/860388/tps61230a-soft-start-time

器件型号:TPS61230A
主题中讨论的其他器件: TPS63010

我们在电池供电的手持设备中部署了 TPS61230A、以将单节锂离子电池电压提升到5V。但是、我们在启动时遇到了一些问题。  

TPS61230A 在启用后会导致超过3A 的巨大浪涌、大约为500微秒。 该浪涌的第一部分从预充电阶段开始、与数据表中的状态或多或少一致。 当输出达到输入电压时、器件立即开始开关、但会"蛮力"、导致输入电流峰值超过3A
所称的1ms 软启动阶段根本不可见、TPS61230A 在不到100微秒的时间内从4V 斜升至目标5V、甚至略微过冲。

我使用了之前用于评估 TPS61230A 的 TPS61230AEVM (尽管未对启动时的浪涌电流进行测试-我认为它的软启动能力是很重要的)、并检查了它-同样的行为。 因此、我问自己、软启动是否真正可以运行、或者在实施器件时是否被遗忘了? 或者我是否缺少重要的东西?  

我插入了一个示波器截图、取自 TPS61230A EVM。 唯一的修改是指输出电压、调节为5V
在定期启用和禁用 TPS61230A 时,连接到 VOUT 的负载为33欧姆,以降低 VOUT。

图例:绿色:EN红色:VIN黄色:Vout蓝色:在接地线中的0.1欧姆分流器上测得的反向输入电流。  

提前非常感谢您的建议!

此致、
Swen Müller ö m


  • 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!

    我阅读了您的描述、但还有一些问题需要进一步确认:

    您的示波器屏幕截图的时间刻度是多少?

    您的输出电容是多少?电容器是什么类型? 您能否分享此器件的原理图?

    您可以接受什么浪涌电流限制?

    谢谢。

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    尊敬的 Minqui:

    感谢您快速回复! 与此同时,我进一步调查了这个问题,但让我首先回答你的问题:

    1) 1)μs 时基为200 μ s、如屏幕截图标题所述。

    2) 2)为了便于快速参考、下面是 TPS61230AEVM 的原理图:

    与我昨天说的(未 μF 评估板)相比、C8在输出端安装了一个额外的100 μ F 陶瓷电容器。 这确实会影响电流斜坡的陡度以及峰值、当我移除该电容器时、峰值会略微下降至2安培左右。

    我又多花了一些示波器,进一步调查了这件事。 μs 时基该时间设置为100 μ s、未求平均值、EN 的绿色迹线被省略、以专注于启动事件。
    与昨天发布的第一幅图不同、红色曲线的探针现在连接到 SW 节点、以确切了解 TPS61230A 何时开始开关。 第一幅图是在 μF 100 μ F 电容器的情况下绘制的、第二幅图没有该电容器:  

    C8 = 100uF:

    C8 =不适用:  

    这些图可得出一些有趣的结论:  

    1)存在软启动(当 VIN 降至2.5或3伏时、更容易看到)。
    这是指第一次过冲后略有增加(当 TPS61230A 在两幅新图的第一幅中停止开关大约50us 时)。
    但与以前发生的情况相比,这是完全无关的。

    2) 2)浪涌电流的冲击在 VOUT 达到 VIN 之前不久发生。 TPS61230A 尚未在此阶段进行开关。
    我的解释是、此时 TPS61230A 释放初始电流限制、并将高侧 MOSFET 设置为完全导通、直到 在大约20us 或30us 之后开始开关。

    关于浪涌电流的峰值、如果便携式设备由锂离子电池供电、则不会造成任何问题。 但是、当器件使用2安壁式适配器(内部没有电池)供电时、通常足以操作器件。 但是、TPS61230A 的浪涌导致输入电压深度下降、影响所有其他系统电压并触发 CPU 重启。

    遗憾的是、连接的 USB 器件需要100uF 的额外输出电容来缓冲电源。

    此致、
    Swen

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    您好!

    非常感谢您的详细描述。 我们还在 EVM 板上使用了额外的100uF 输出电容器进行了测试、输入电容为150uF 时、输入压降约为140mV。 那么、您使用的输入电容是多少? 以及您可以接受的具体输入压降是多少?

    我们建议增大 输入电容 或减小 输出电容、因为您需要进行平衡。 如果您仍有任何疑问、请告诉我。

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    尊敬的 Minqi:

    感谢您的帮助! 我们 TPS61230A 应用 VIN 处的输入电容甚至略高于100uF (多个并联电容)。

    同时、我设计了一个两步解决方案来解决 TPS61230A 在启动时对输入电压造成的深度骤降问题。

    第一步:在启用 TPS61230A 之前、通过 将 P 沟道 MOSFET 与33欧姆串联电阻器和肖特基二极管串联、将 VOUT 侧提升到 VIN 减去一个二极管压降。
    这提供了比 TPS61230A 本身更平滑的预充电、而当其内部高侧 FET 最终关闭时、剩余的浪涌峰值现在低于1A

    第二步:启动时、TPS61230A 的 FB 引脚最初通过禁用 VOUT 和 GND 之间的分压器保持 VOUT (通过 N 沟道 MOSFET 从 GND 切断较低的 R)。
    EN 置位后、该 MOSFET 逐渐转换至导通状态、时间常数约为1ms。
    因此、TPS61230A 的 FB 引脚电压逐渐下降、开始平稳开关、从而在输入侧@ 4V 上产生另一个小于1A 的峰值电流。

    这增加了大量外部(但成本低廉)组件、但解决了浪涌问题、并在设计中节省了 TPS61230A。

    此致、
    Swen

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    您好、Swen、

    感谢您努力完成这些设计并与我们分享。 关于您的电路、我们有一些建议:

    第一步、添加一个与33欧姆串联电阻器和肖特基二极管串联的 P 沟道 MOSFET。 通常、我们只使用 串联电阻器和肖特基二极管、P 沟道 MOSFET 的功能是什么?

    2.在第二步中、您可以参考以下电路来消除 N 沟道 MOSFET:

    我们还有一些软启动电路、请参阅此应用手册 :http://www.ti.com/jp/lit/an/slva553/slva553.pdf  

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    尊敬的 Minqi:

    非常感谢您提供的这些相关且有价值的信息! 我不知道应用报告《延长 TPS63010降压/升压转换器中的软启动时间》。 好提示!

    我应该已经布置了电路图来阐明我对升压转换器所做的修改、所以这里是:

    预充电旁路路径中 P 沟道 MOSFET 开关的原因是为了避免器件关断时从输入到输出的泄漏、因为输入 VSYS 是一个始终开启的电池电压。 TPS61230A 及其同步整流器的一个出色特性是、与在 SW 输出端使用肖特基二极管的传统升压转换器不同、它在禁用时将输出与输入完全隔离。 通过 P 沟道 MOSFET,这一优势得以保留(反相的 D_PWR_EN_B 信号源自开漏输出)。

    同一机罩下的 N 沟道 MOSFET 关心升压转换器 PWM 开关的软启动。 A_PWR_EN 根据反相的 D_PWR_EN-B 进行延迟。 FB 引脚上分压器的下限电阻器(最初为47k)分为漏极和源极电阻器。 原因是为了使 PWM 开关开始更顺畅、因为一旦电流开始流动、源极电压便会略微升高、从而抵消 Vgs 的增加。  

    两阶段软启动的最后一部分现在看起来像这样(黄色:Vout绿色:A_PWR_EN红色:T18-A 栅极蓝色:输入电流(1A/ div):

    如果不需要在输入和输出之间进行隔离、则可以省略 MOSFET 对、而应用手册中仅提供二极管和电阻器的解决方案也应该正常工作。

    此致、

    Swen