[参考译文] TPS63000：启动问题

您好、Cha、

使用具有高浪涌电流的直流/直流转换器时可能会发生这种情况。 由于电源电阻、浪涌电流会导致太大的压降、从而触发 UVLO 并关闭器件。 然后、输入电压恢复、此周期会自行重复。 转换器最终可以在一段时间后启动(如第一个映像中)、也可以卡在启动过程中(如第二个映像中)。  

如果您无法降低电源的电阻(我想这会受到您要使用的电池的限制)、您可以尝试减小浪涌电流。 执行此操作的一种方法显示在本应用手册中：

http://www.ti.com/lit/an/slva307b/slva307b.pdf

本特定注释适用于 TPS63070、但 TPS63000也是如此。  

此致、
密耳

您好、Milos、

非常感谢您的 PROMT 回复。

据我了解、slva307b 软启动会处理输出负载引起的高浪涌电流(如高值电容器)。 TPS63070 DS 指定最大输出 C 至470uF。

但是、由于 TPS63000具有无限的输出高电容容量、因此我选择了它。 我的负载是0.5法拉电容器。  
我并不是说您提议的软启动电路是错误的、但我想在我继续进行硬件设计更改之前更确定。

在下面、您还可以找到0.5F C 断开时的10欧姆行为(仅负载为22uF 电容器)。 仍然有20%的电路板无法启动(除非 Rbatt 小于2欧姆)、而我的80%的电路板完全没有问题、即使 Rbatt 大幅增加(但是、对于增加的 Rbatt、启动时间确实会更长)。

这是一个独特的区别！ 启动是没有问题的(即使是非常高的 Rbatt)、而其他电路板则需要明确定义的低 Rbatt (<2欧姆)才能启动。  
如果问题与 UVLO 有关、我希望电路板的行为更"分散"。
问题可能与制造问题有关、还是可能是 TPS63000损坏？

空载、起动

空载、未起动

此致

通道

您好、Milos、

我现在已经从另一批测试了50块电路板、一切都是完美的开始。 但 Vin 开始波形稍有不同(见下文)。 50个电路板还具有不同批次的 TPS63000。

50块板 TPS63000、标记为"BPT 87K D3EQ"

80%正常电路板 TPS63000标记为"BPT 91K CTLH"

20%故障电路板 TPS63000标记为"BPT 91K CTLH"

启动波形。 Yel=Vin、Blu = Vout

50块电路板、全部启动 TPS63000、标记为"BPT 87K D3EQ"。
高达2.7V 的输出电压所有电路板的负载都相同(0.5F C 充电)。 此电路板的最终负载为20mA。
以下电路板的最终负载为30uA (这就是为什么以下电路板的 Vin 最终更高的原因)。

80%正常电路板启动 TPS63000、标记为"BPT 91K CTLH"

20%故障电路板无法启动 TPS63000、标记为"BPT 91K CTLH"

有什么想法吗？

此致

通道

您好、Milos、

我忘了说、对于这篇文章中的所有波形、PS 电压为3.67V、串联电阻(Rbatt)为10欧姆。

Rgds

通道

您好、Cha、

感谢您提供更多信息。  

您的第二批波形看起来更像我所期望的那样。 对于整个第一批、输入电压在开始时看起来太干净。

但在任何情况下、这都是由高源阻抗引起的启动问题。 当器件围绕 UVLO 振荡时的运行是我们无法描述的、有些器件可能会恢复、有些器件可能不会恢复。 Ω 查看数据表、如图18和19所示、Vout = 3.3V 时的浪涌电流将大于1A、如果 Rbat>(Vbat-Vuvlo)/Iinrush (在您的情况下约为2 μ s)、则会触发 UVLO。

在这种情况下、可以帮助：

• 在输入电压电源开启且输入电压稳定后启用器件(延迟使能)、
• 仅在输出电压稳定后启用负载。
• 添加上述软启动电路可减缓输出电压上升、并降低浪涌电流。  

如果这不起作用、则需要使用具有可编程软启动功能的器件。

此致、
密耳

您好、Milos、

感谢您的建议。 我将尝试弄清楚要采取的方法(可能需要通过多条路由进行"出错时试用")。
但是，我认为我遇到了一个根本问题：

每个开关模式稳压器、无论应用如何、都有可能暴露在 UVLO 周围的 Vin 振荡/开关中。

-如果未对 UVLO 周围的运行进行表征、我不理解如何确保启动稳压器、无论是否出现错误测试结果。
即使我更改为具有可编程软启动功能的稳压器、我也无法确定如何对其进行编程、除非指定了 ULVO 周围的稳压器行为。  

您是否可以准确指定保证 TPS63000启动的标准？

您能否为我的应用推荐任何其他稳压器？

从数据表中、我可以阅读以下内容：

"TPS6300x 器件为锂聚合物电池供电的产品提供电源解决方案"[第1页]。
-我使用最常见的锂聚合物电池之一(Li-SOCl2)。

'此控制器电路还感测平均输入电流和峰值输入电流。 这样、可以控制最大输入功率以及最大峰值电流、从而在所有可能的条件下实现安全稳定的运行。" [第7页]。
-我的 TPS63000不稳定、因为它在 ULVO 周围振荡。

'在转换器启动期间、占空比和峰值电流受到限制、以避免从输入端流出高峰值电流。' [第8页]。
-峰值电流、即使不是高电平、也会导致我的锁定状态、稳压器无法启动。

'在大约1.2V 的输出电压下、电流限制为其标称值。 如果输出电压不增加、电流限制将不会增加。 没有执行定时器、因此启动时的输出电压过冲以及浪涌电流都保持在最小值。 即使在输出端连接了一个很大的电容器、该器件也会以受控方式使输出电压斜升。" [第9页]。
 -我的输出电压高于1.2V、但残桩电压为1.85V。 即使我有0.5法拉负载、输出电压也不会以受控方式上升至3.3V。

"输出电容值也没有上限。 更大的电容器会导致更低的输出电压纹波以及负载瞬态期间更低的输出压降。" [第12页]。
 -无论输出电容的上限值如何、我都希望 TPS63000完全不会出现任何问题。 但是、我看到的问题也适用于仅22uF 的负载。

"TPS6300x 器件对其输入电源没有特殊要求。" [第15页]。
-我有一个锂离子 SOCl2单节电池的典型源阻抗。

根据以上摘自 TPS63000数据表的信息、我确实希望 TPS63000成为最佳选择。 TI FAE 也推荐使用该方法。  

您对我报告的启动问题可能是由于 TPS63000故障或制造问题造成的感觉如何？

此致
通道

您好、Cha、

[引用 user4867287"]

每个开关模式稳压器、无论应用如何、都有可能暴露在 UVLO 周围的 Vin 振荡/开关中。

-如果未对 UVLO 周围的运行进行表征、我不理解如何确保启动稳压器、无论是否出现错误测试结果。
即使我更改为具有可编程软启动功能的稳压器、我也无法确定如何对其进行编程、除非指定了 ULVO 周围的稳压器行为。  

您是否可以准确指定保证 TPS63000启动的标准？

您能否为我的应用推荐任何其他稳压器？

[/报价]

通常、启动转换器的最安全方法是在启用转换器之前让输入电压稳定下来。 这样、输入电容器将充满电、能够更好地支持浪涌电流、并避免触发 UVLO。 在这里、大容量电容器会有所帮助。

在您的情况下、您在打开转换器的同时升高输入电压。 如果源阻抗足够低、这可能也很好、因为 UVLO 始终具有一些迟滞以避免在导通期间出现振荡(对于 TPS63000、这应该大约为200mV)。 但是、如果源阻抗过高、则无法避免振荡。

为了确保 TPS63000正常启动、源阻抗应足够低或输入电容应足够高、不会因浪涌电流而使 UVLO 跳闸。 我之前提到的外部电路也很有帮助、因为它会减慢输出电压斜升、并降低浪涌电流。

[引用 user4867287"]

从数据表中、我可以阅读以下内容：

"TPS6300x 器件为锂聚合物电池供电的产品提供电源解决方案"[第1页]。
-我使用最常见的锂聚合物电池之一(Li-SOCl2)。

'此控制器电路还感测平均输入电流和峰值输入电流。 这样、可以控制最大输入功率以及最大峰值电流、从而在所有可能的条件下实现安全稳定的运行。" [第7页]。
-我 的 TPS63000 不稳定、因为它在 ULVO 周围振荡。

'在转换器启动期间、占空比和峰值电流受到限制、以避免从输入端流出高峰值电流。' [第8页]。
-峰值电流、即使不是高电平、也会导致我的锁定状态、稳压器无法启动。

[/报价]

感谢您指出这一点。 我们在此应注意、无论电池类型如何、过高的输入阻抗都可能会妨碍正常启动。

[引用 user4867287"]

'在大约1.2V 的输出电压下、电流限制为其标称值。 如果输出电压不增加、电流限制将不会增加。 没有执行定时器、因此启动时的输出电压过冲以及浪涌电流都保持在最小值。 即使在输出端连接了一个很大的电容器、该器件也会以受控方式使输出电压斜升。" [第9页]。

 -我的输出电压高于1.2V、但残桩电压为1.85V。 即使我有0.5法拉负载、输出电压也不会以受控方式上升至3.3V。

"输出电容值也没有上限。 更大的电容器会导致更低的输出电压纹波以及负载瞬态期间更低的输出压降。" [第12页]。
 -无论 输出电容的上限值如何、我都希望 TPS63000完全不会出现任何问题。 但是、我看到的问题也适用于仅22uF 的负载。

[/报价]

这里的问题是、即使电流限制被限制在某个值、电源仍然可以提供适当的输入电压。

[引用 user4867287"]

"TPS6300x 器件对其输入电源没有特殊要求。" [第15页]。

-我有一个锂离子 SOCl2单节电池的典型源阻抗。

[/报价]

在这里、我们应该再次注意输入源阻抗限制。

我可以尝试使用增加的输入电容、浪涌限制电路以及输出端的0.5F 超级电容器为器 件供电、以便为您提供有关组件值的一些指导、以及是否可以针对几 Ω 以上的电池阻抗进行启动。

此外、我们还有 TPS63050、它的规格和封装与 TPS63000相似、但也具有可编程浪涌电流限制、在这方面可以提供帮助。

此致、
密耳  

您好、Milos、

我已经使用了100uF 的输入电容器。 我将看到当我进一步增大它时会发生什么情况。

在启用 TPS63000之前、我已经尝试为输入电容器充电至3.67V、但启动问题仍然存在。

您计划记下高源阻抗可能出现的问题。 在执行该操作之前、我想强调、标记为"BPT 87K..."的批次 TPS63000 都从非常高的源阻抗开始。
请查看下图、其中 Vbat 为3.67V、Rbat 为20欧姆！ 您可以看到、它启动得非常完美、但它当然需要更长的时间。 此行为已经过数百个电路板的验证。

第二张图显示了 TPS63000标记为"BPT 91K..."时的未启动情况。 在这种情况下、Vbat 为3.67V、Rbat 降至3欧姆。

不同 TPS63000批次(？)之间定义良好的差异 稳压器进入升压模式之前、批次"BPT 91K"的输入电压是平滑的。  而直接输入电压(也在降压模式下)以批处理"BPT 87K"开始"振荡"。 后一批是正常工作的批次。

鉴于行为上的这一巨大差异(20ohm_start / 3ohm_No_start)、您如何才能确保问题不是由一批糟糕的 TPS63000引起的？
我是问的、因此在排除其他实际的根本原因之前、我不会继续进行硬件更改。 如果需要更改硬件、我将遇到设计问题、因为我不知道未来的 TPS63000批次将与我在设计验证期间将使用的批次有所偏差。

此致
通道

87K 批处理、从20欧姆开始。
10秒/DIV、 Yel = Vin、Blu = Vout

批91K、不从3欧姆开始。
2.5秒/DIV、 Yel = Vin、Blu = Vout

您好、Cha、

老实说、即使有几百个具有统计学意义的样本、我仍然稍微犹豫是否要依赖 UVLO 周围振荡恢复的器件。 器件制造完成后、在自动测试期间、我们不会在高源阻抗下测试是否启动。 如果这是器件无法正常启动的唯一情况、我们无法检测到这种情况、该器件将通过测试系统。

我们无法确定问题不是由坏批次引起的、而是只想先验证并确认问题、使用启动-测试-高阻抗不是我们考虑区分故障器件的因素。 但是、在器件之间实现这种差异可能还有另一个问题。

除了启动问题之外、您是否还看到过与故障器件之间的任何其他差异？

否则、您始终可以按照此处的指导原则和信息开始客户退货流程：
http://www.ti.com/support-quality/additional-information/customer-returns.html
http://www.ti.com/support-quality/additional-information/failure-analysis.html

此致、
密耳

您好、Cha、

我在输入电压= 3.6V、输出电压= 3.3V、输入电阻不同、没有负载的情况下测试了七个 TPS63000EVM 电路板。 三 个不能在 Ω 电阻 Ω 4.7 μ F 时启动、而三个甚至可以在20 μ F 时启动。 最后一个可以从 Ω μ s 开始。 所有这些器件都通过了标准生产测试、并且它们都在启动期间振荡、就像在最新的示波器图上一样。 根据输入电阻的不同、它们会卡住或在一段时间后恢复。  

在这些情况下、唯一安全的方法是完全避免 UVLO 振荡、有3种方法可以做到这一点：

1. 使用外部启动电路、如我在第一次答复中所示。  Ω Ω 器件(不以4.7 μ F 开始、以2.2 μ F 开始)、在软 µF 电路中添加22 μ F 电容器、在输出端添加0.5F 超级电容器、器件在没有振荡的情况下启动：
   
   
   软启动电路会限制输出电压的压摆率、因此需要一段时间才能达到3.3V。这是在启动期间限制输入电流的间接方法。  
2. 直接限制输入电流、如本应用手册中所述：
   http://www.ti.com/lit/an/slva912/slva912.pdf
   然而，这比上述费用要高。
3. 使用具有足够低的输入电流限制的器件。 我们的 TPS63050 Ω 可编程电流限制、但仍然不够低、无法在上述条件下使用10k Ω 输入电阻、而不会触发 UVLO。  

希望这对您有所帮助。

此致、
密耳