[参考译文] TPS7A37：输出不稳定问题或焊接不良？

Emmanouil、您好！

我很乐意提供帮助。  我们将共同努力、尝试解决 TPS7A37的问题。
我不在现场、但当我星期一返回办公室时、我将查看我有关此设备的一些备注。
由于 ADP7183是模拟器件组件、因此我无法为其提供帮助、我们只是没有有关该线性稳压器的背景信息、包括它可能显示的任何异常。
如果您发现 ADP7183存在固有缺陷、我可以查看 TI 替代产品的减少情况。

让我们从基础知识开始。
1、10uF 的输出电容完全符合数据表要求。
2.反馈电阻器的选择完全符合数据表要求
您的 TPS7A37原理图看起来不错。
4.考虑到您已经完成的工作，我不怀疑灰尘颗粒是问题所在。

我们需要做的是一些基本的故障排除。
问：我们是否知道线性稳压器的输入是否与输出匹配？
答：如果您有示波器、请测量 Vin、EN 和 Vout 引脚。  在 LED 闪烁的状态期间、我们是否看到 LDO 的电源欠压？  我们是否看到 EN 引脚欠压？  输入信号是否存在异常行为、它们是否超过器件的最大额定值？

问：系统中是否有多个接地？
A：确认接地短路、没有意外"悬空"。 我在过去看到过很多浮接地故障、因此让我们立即将其排除。  同时确认输入接地端连接到源电源接地端。

问：LED 闪烁是否与 LDO 的 Vout 匹配？
答：此测试确认问题与 LDO 有关、而不是与 LED 有关。  如果您有另一个电路板可以使用进行测试、请测量 LDO 和 LED 之间的阻抗并确认其短路。  然后、如果您看到 LED 闪烁、请检查 LDO 的直接输出并确认它也在"闪烁"。

问：我们是否知道 PCB 中是否存在将输出连接到输入的固有短路？
答：如果您有裸板 PCB、您能否在输入和输出之间进行万用表测量以确认高阻抗？

问：我们是否实现了保护功能？
答：LDO 的负载电流是多少？  是高电流还是低电流？  输出端是否存在可能导致 LDO 进入过流保护或过热保护的大瞬态峰值？  LDO 为哪种器件供电？

问：系统耦合到 LDO 中是否存在导致其行为错误的噪声？
答：我们将对此进行等待、但快速测试是移除 CFF 电容器、因为它不是稳定性所必需的。  如果传导 EMI 返回到 LDO、CFF 电容器看起来像交流短路、可能导致一些瞬变进入 LDO、被误差放大器放大、并破坏设定点电压。  这种现象并非特定于 TI LDO、任何制造商都可以将其作为任何 LDO。  这种现象不常见、但可能会发生。

问：在内层1上、薄的黄色迹线是2.5V 输出电源路径吗？  黄色铜的其余部分是什么？  GND 还是 Vin？

谢谢、

斯蒂芬

已编辑：

尊敬的 Stephen：

下面是我的红色注释：

我们需要做的是一些基本的故障排除。
问：我们是否知道线性稳压器的输入是否与输出匹配？
答：如果您有示波器、请测量 Vin、EN 和 Vout 引脚。  在 LED 闪烁的状态期间、我们是否看到 LDO 的电源欠压？  我们是否看到 EN 引脚欠压？  输入信号是否存在异常行为、它们是否超过器件的最大额定值？

EN 引脚直接连接到 Vin、Vin 是5.3V 电源轨。 请参阅文章底部的。

问：系统中是否有多个接地？
A：确认接地短路、没有意外"悬空"。 我在过去看到过很多浮接地故障、因此让我们立即将其排除。  同时确认输入接地端连接到源电源接地端。

所有层大多与其他层的 GND 相连、并带有大量过孔。 因此、其他层中的任何 GND 都不会浮动。

问：LED 闪烁是否与 LDO 的 Vout 匹配？
答：此测试确认问题与 LDO 有关、而不是与 LED 有关。  如果您有另一个电路板可以使用进行测试、请测量 LDO 和 LED 之间的阻抗并确认其短路。  然后、如果您看到 LED 闪烁、请检查 LDO 的直接输出并确认它也在"闪烁"。

这是使用 DMM 测量的、但是的、LED 照明和输出电压之间存在同步。 可以在 DSO 屏幕截图中轻松看到它。

问：我们是否知道 PCB 中是否存在将输出连接到输入的固有短路？
答：如果您有裸板 PCB、您能否在输入和输出之间进行万用表测量以确认高阻抗？

有一个300K 并且缓慢上升。 我观察到高达500K。 它仍在增加... *这是使用未焊接在 PCB 上的 TPS 测量的。

问：我们是否实现了保护功能？
答：LDO 的负载电流是多少？  是高电流还是低电流？  输出端是否存在可能导致 LDO 进入过流保护或过热保护的大瞬态峰值？  LDO 为哪种器件供电？

PCB 上 PS 级消耗的总输入电流在我可能在10年前构建的工作台 PS LCD 上读取(基于32兆位)、大约为30mA。 单靠这一点可以保证 PS 级中没有任何因短路或其他异常而导致的高输出电流。 在焊接 TPS7A37和 ADP7183的大部分时间、这是我的指南。 30mA 是连接到其中一个(LP5912)+5.0V 电源的微控制器消耗的正常电流。 有时、这种指示会增加到70-80mA 或上升和下降。 然后、我注意到 LED 闪烁。

问：系统耦合到 LDO 中是否存在导致其行为错误的噪声？
答：我们将对此进行等待、但快速测试是移除 CFF 电容器、因为它不是稳定性所必需的。  如果传导 EMI 返回到 LDO、CFF 电容器看起来像交流短路、可能导致一些瞬变进入 LDO、被误差放大器放大、并破坏设定点电压。  这种现象并非特定于 TI LDO、任何制造商都可以将其作为任何 LDO。  这种现象不常见、但可能会发生。

我在 TPS 输出和 FB 引脚之间焊开了 CFF。 我在行为上没有发现任何差异。

问：在内层1上、薄的黄色迹线是2.5V 输出电源路径吗？  黄色铜的其余部分是什么？  GND 还是 Vin？

这是将 TPS7A37输出连接到引脚接头的+2.5V 电压。 其余为 GND。

这是未焊接 TPS7A37和 ADP7183时 PS 级^的顶视图

下面是从 DSO 获取的一组屏幕截图。 老实说、对于发生的焊接和拆焊、我不确定所涉及的器件毕竟是未损坏的器件。

这些^是 Vin (蓝色)与 Vo (红色)的屏幕截图。 绿色应该是 EN、但我在+5.3V 条件下测量了零阻抗。

我在 EN 引脚上连接了绿色 DSO 探头时进行了一个屏幕截图^、因为它确实靠近旁边的 MLCC 电容器、而且在不将+5.3V 与 GND 短路的情况下很难做到这一点。

请告诉我您的想法...

此致

Manos Tsachalidis

Manos、您好！

我仍在查看您的最新数据和评论。
我想在今晚或明天早上再作一回覆。

我想告诉大家、我查看了 TPS7A3701的存档、数据表中没有任何与您的问题相关的重要内容。  我还询问了一位同事、如果您发现了模拟器件 LDO 的问题并选择进行更改、请直接替换该 LDO。  TPS7A87是我们最接近的替代产品、无需考虑您可能具有的进一步要求。

谢谢、

斯蒂芬

Manos、您好！

这些是非常有趣的示波器图。
Vin (EN)波形看起来稳定。

如果您有时间执行任何操作：尝试将输出电容器更改为较低的值、例如2.2uF 或1uF。
如果元件未达到某种保护限制、并且不受噪声影响、则可能是稳定性问题。
降低输出电容器可能会对该组件产生影响。

您将遵循适当的指导、将陶瓷电容器放置在靠近电路板边缘的位置。
不过、值得注意的是、遇到问题的 LDO 是电路板边缘附近的电容器。
破裂的陶瓷电容器是否是根本原因？  您最近是否更换过电容器？
如果您没有、可能值得一试、因为更换 LDO 可能会在陶瓷电容器上放置足够的热量来损坏它。
请务必小心、在更换过程中不要使电容器过热。
众所周知、陶瓷电容器具有脆性、并且可能会由于电路板弯曲和热冲击(直接将焊铁施加到电容器焊盘上)而破裂。  想法是将焊铁尖端应用于 PCB 焊盘、并让焊料尽快回流到陶瓷电容器。

您是否知道有什么东西可能以大约1-10kHz 的速率牵引瞬变？  
Vout 上的某些脉冲看起来处于该频率范围内。

您是否有任何使用电流探头测量电流的方法来检测电流瞬变？

最后一种方法是移除 LDO、在低电流限制设置下连接外部工作台电源、并小心地升高电压。  
如果外部工作台电源进入电流限制、您就会知道系统中的某些部件会拉高超出我们的预期的额外电流。
您可以使用红外摄像头(如果有)来查找 CCA 上的任何意外热点、以指示异常行为或短路、从而实现类似的功能。  

我将查找您的回复并提供其他反馈。

谢谢、

斯蒂芬

大家好、Stephen、非常感谢大家的支持、

我做了我说过的、就是用我的最后一个部件更换了 TPS。

在上电之前、我移除了 Vin 和 Vo MLCC 电容器。 我用阿尔科霍尔和棉签进行了非常好的清洁、寻找不良的焊点或任何明显异常的东西。

我找不到任何东西、因此我用5.3V 电源轨为 PS 级提供了电源。 修剪器调整范围为2.22-2.49V、一切看起来都很好、这是最完美的。

也许5分钟后、LED 开始颤抖或闪烁、或者您想叫它的任何东西。

我卸下了修剪器，并将修剪器用于应用调整范围的两个电极桥接。 我现在具有恒定的2.49-2.50V。

片刻之后、闪烁又开始了。

很明显、LED 有时会变亮、然后完全熄灭、然后在2.5V 电平附近徘徊、等等...

然后、我对构成反馈网络的电阻器进行了解焊、然后再次进行彻底清洁、然后重新焊接了旧的反馈电阻器以及旧的 Vin 和 Vo 电容器。

我再次通电、在修剪器未焊接的情况下、我看到2.5V 在2.5V 时保持稳定。 然后、我重新焊接修剪器、并一直对其进行调整、以确认修剪范围没有任何变化、因此也是如此。 该范围从2.22V 到高达2.49V、是所需的范围。

然后、我在2.5V 输出端连接了一个6.8 Ω 电阻负载。 我可以在连接负载的情况下测量2.48V 电压、在没有负载的情况下测量2.49V 电压。

我的工作台 PS 显示、在未连接6.8欧姆电阻器的情况下、电流约为37mA；在连接电阻负载的情况下、电流约为403mA。

我将负载保持连接可能一个小时(并将保持更长的时间)、输出保持稳定、这是前所未有的。

工作台 PS 配置为在检测到过流情况时关闭输出、而不是限制输出电压。 通过这种方式、我确信不会发生电流限制。 这是故意这样设置的、以避免混淆。

我真的不知道该怎么想... 这是最令我感到失望的地方、这是一小部分不确定因素、不能保证如果我将负载连接到2.5V、它将保持在2.5V、不会达到5.3V、因为如果这样做、很多运算放大器电路将会损坏。

我想稍微改进一下 PCB 设计。

-引脚4、5和6应连接在一起、从而有机会增加 Vin 布线的宽度(而非长度)、从而最大限度地减小寄生电感。

-在去耦电容器的 GND 焊盘上添加几个过孔。 我对在 SMDS 焊盘上放置过孔进行了辩论、但我看到、虽然焊料在过孔中被吸入了一点、但它为其他元件腾出了空间、并使 GND 返回路径阻抗更低(至少为直流路径)。

我没有能够测量如此低电流的电流探头、当然也没有红外摄像头。 正如我注意到的、在连接6.8 Ω 电阻器的情况下、热性能相当好。 我可以用我的下唇触碰 TPS、感受热量。 但是，在我说5或10秒后，我的嘴唇不是那么热。 我可以把它保持很长时间。 它必须小于40度的腹腔、这非常出色。 2.5V 时的目标输出电流约为250mA、小于我正在测试的输出电流！

因此、我将像这样保留一天左右、我是说连接了6.8 Ω 电阻器。 如果它再次开始螺母、输出很可能会达到5.3V 电源轨。 如果发生这种情况、将触发工作台 PS 的过流保护、然后我将知道。

您对破裂的盖或因过热而损坏的组件的评论是正确的。 我只是在测量了相同的组件的值后才抓住了我的机会、没有发现任何异常、但您总是有机会做到正确。

我正在尝试组装我正在处理的项目的原型、这种混乱情况使我无法完成。

此致

Manos

尊敬的 Stephen：

太好了，不能说是真的…… 虽然我确信 TPS 器件完好无损、但也有其他问题。

在完美地工作了一个小时左右之后、它突然又开始上下...

在我对 PCB 进行更改并将其发送给制造之前、请等待您的最后评论。

我真的很不准时...

*我查看了具有固定电压 TPS7A37的评估板。 我没有注意到任何可以帮助我的事情。

此致

Manos

尊敬的 Stephen：

今天稍后我将通过使用输出电容器来进行演示。

我在工作台 PS 的输出端测量了大量尖峰。 查看 DS 后、我发现由于输入瞬态而产生振铃是可能的、并且取决于输出电容 ESR。 因此、我将查看我是否有任何其他电容和 ESR 值可以适应这些值。

Manos

尊敬的 Stephen：

我对 PCB 进行了一些改进。

我正在使用引脚5 (N/C)来最大限度地减小从 Vin 电容器到 Vin 引脚的5.3V 阻抗路径。

我还将 Vin 和 Vo 电容器的 GND 组合在一起、形成星形拓扑(如果您可以称之为星形拓扑)。

我还在 Vin 和 Vo 电容器的 GND 焊盘上添加了过孔(之前没有过孔)、以形成到其他层的直接路径。

我还增加了反馈环路布线的宽度、但这并不重要、因为没有明显的电流流流过这些布线、但我主要是为了防止焊接而提高机械强度。

请查看并比较我的前文中的旧 PCB：

此致

Manos

尊敬的 Stephen：

我颠倒了 Vin 和 Vo 电容器、似乎是"正常工作"。 我是说我在10μF 2.2μF 焊接了 Δ I、以补偿来自工作台 PS 的输入高瞬态、而 Δ I 焊接在输出端。

调整微调器、使输出为@ 2.30V。 已经30分钟了，看起来还可以。

如果有更多信息、我会回来的。

此致

Manos

NOP，同样的混乱……

一段时间后、输出开始随机时间进入5.3V。

现在它卡在5.3V。

我不知道该怎么想了...

Manos