[参考译文] TPS92518HV：接地短路情况

您好、Sumeet、

您能帮助我了解为什么该器件在输出短路时会死？ 我仔细查看了损坏的部件、封装中存在物理裂缝。

如果控制器切换更高的频率以尝试提高输出电压、并且裸片过热、则热保护电路应启动并保护它、对吧？

只要调节电流、MOSFET 就不会受到伤害、即使它死了、也不会有足够高的电压超出控制器的规格。

我无法想象控制器的某个引脚上的电压会超过规格。 当它控制的输出短接时、什么确切地杀死了92518？

谢谢、
Nick

Nick、

器件不应因短路而完全裸片。 该部件不会"以更高的频率切换以提高电压"。 实际上、由于关断时间是输出电压的反函数、关断时间将延长很长、因此需要设置最大关断计时器以使其不会无限期延长。 因此、实际上、最大关断计时器可确保开关频率不会变得过低。

这是一个恒定电流调节器-它不会尝试升高电压-电压不是一个受控参数。 无论输出电压是多少、它都尝试调节电流(在0至 VIN -余量范围内)。

如果您看到器件损坏、则在发生短路时必须执行其他操作-例如、TPS92518的输出与 LED 短路之间有一条长电缆、 可能存在高于或低于绝对最大值(尤其是当它为几伏负电压时)的感应振铃 这只是一个示例、但我们需要查看系统中的所有其他内容以及在短路时发生的情况。  

其本身的短路不会损坏部件。 正如分流 FET 主题所述、完全短路情况(FET 可能为几百 m Ω)不被视为故障情况、我们通常使用这种类型的调光。

此致

Sumeet

您好、Sumeet、

我是提示 Nick 开始此主题的客户、他目前正在使用 TPS92518HV 开发原型。

我必须弄清楚损坏是如何发生的、并添加一些内容以防止再次发生。

我之前通过在电路处于活动状态时拔下输出电缆来损坏器件、我在输出端的 Vin 上添加了一个二极管、以确保不再发生这种情况。

根据此主题中的信息、似乎我需要在输出端和接地端之间添加一个二极管、以确保输出永远不会变得过低。

让我来描述一下我在造成这一失败时所做的工作。

我刚刚使该器件使用其默认参数运行。 它以50%的占空比运行大约500mA 的峰值电流。 根据输出的电压纹波、它仅以156KHz 运行。 42伏输出的电压纹波几乎为2伏、因此我想测量电流纹波、以便了解器件的性能。

我添加了一个与负载串联的1 Ω 分流电阻器、并在电阻器两端连接了示波器。 我以为我已经将电阻器放置在输出的接地侧、但实际上我已经将其放置在输出本身上。 因此、我通过示波器将输出端短接至接地端。 此时原型未通电。

我给系统通电、加载 FPGA、然后默认启用输出、有几百毫秒的延迟、然后发出一声快照。 然后、我注意到 Vin 为5VDC (从57.5 VDC 下降)、工作台电源的电流限制为1.7安培。 我关闭了系统、看到了我所做的事情、然后便开始了。

该部件破裂、失效、您可能知道、它们不易更换。 我可能会使用其他三个通道进行调试、并将该板写下来。

为了使电路板再次工作、我必须拆下为器件两侧供电的保险丝。 值得注意的是、Vin 引脚对地短路约为7欧姆、EN 输入约为26欧姆。

您是否认为问题是由于电路电感导致输出在接地以下反弹？ 在输出端添加一个二极管到接地端是否会防止这种情况在将来造成器件死亡？

非常感谢你的帮助。

Brian

您好 Brian、

感谢您的澄清。 由于您在 LED 附近有一个短路电阻器(即使它意外地如您所述将其短路)-我不认为这是由电感振荡引起的。 电感不会那么高。 这通常是 LED 驱动器输出和 LED 远程短接之间的长电缆时的情况。

在这种情况下、可能的解释是由于未适当设置 Max Off 计时器来处理短路、因此电流速率上升。

如上所述、当输出非常接近于零时、需要最长关断时间。 以下是棘轮顺序：

高侧 FET 导通、由于输出非常低、电感器电流上升速度非常快。 由于前沿消隐时间(设置了最短导通时间)、它可能会超过设定的峰值电流

2.当前沿消隐时间结束时、高侧关闭、关断时间开始。 现在、您需要将关断时间设置得足够长、以便电感电流能够充分斜降、这样、由于最短导通时间而导致的电感电流下次上升不会导致电流峰值进一步上升。 请记住、由于电感器两端几乎都有零电压来感应其断电、因此斜降速度非常慢-您基本上只有一个二极管的负电压、无论"短路"输出电压是什么、都会导致电感器电流斜降。  

最长关断时间现在的默认值为80h (如果您在启动时不对其进行编程、则重置值)、这可能不足以防止出现上述的速率变化。

如果正确编程了最长关断时间、则应该可以短接输出-但在您的情况下、没有机会这样做。

希望这对您有所帮助。

此致

Sumeet

您好、Sumeet、

首先、让我们确保我理解。

如果 TOFF 最大值太小、则电流可能不会在关断阶段下降到低于目标输出电流、当晶体管重新导通时、电流将上升得更远。 这个循环将持续、直到晶体管(在我的情况下)、其中一个感测电阻器或其他一些串联元件(例如在我的情况下、保险丝)由于过大的电流而失效。

此时，电流以多安培为单位从输出中流出，因为晶体管卡在 ON 上。 组件开始出现故障。 当元件出现故障开路时、电感器突然没有灌入所有电流、因此链中某个位置的电压(进入 MOSFET、感应电阻器之一或其他一些串联元件)会快速上升。 或者、如果输入保险丝打开、则进入器件的电压会快速下降、远远低于零、从而导致 TPS92518HV 死亡。 如果输出端的电压上升、我有一个保护二极管、它可能会由于它尝试分流的功率而弹出、如果它是检测电阻器或 MOSFET、 然后、连接到这些组件的网络上升至数百伏、从而导致 TPS92518HV 停止工作(在其自身的保护二极管爆裂后)。

这是销毁机制吗？

太糟糕了、TPS92518HV 无法确保在重新开启 MOSFET 之前测量的电流降至目标电流以下。 这样可以防止这一问题、并且每个控制器只能扩宽一个栅极、对吧？

我还认为 Toff (max)的默认值应为255、并且文档中应该会出现有关在 Toff (max)设置为低位数时使输出短路的警告。

对于我们的项目、简单的解决方案是设置 Toff (max)= 255、以确保无论输出电压是什么样的、电流都可以降至相当高的水平。

将 Toff (max)设置为255有哪些缺点？ 在哪些情况下不需要这样做？

再次感谢您的帮助、并感谢您描述此控制器的复杂性。

Brian

您好 Brian、

感谢您的回复。

正确-如果最小 Ton 后的电感器谷值不比稳态谷值更深、则电感器电流将无限棘齿。

损坏 TPS92518的最常见机制是栅极驱动器不受控制地开关、这会导致过多的功率耗散、因为此时开关频率仅由可能处于高电平的 Ton (min)和 Toff (max)设置。

要解决您的两个问题：

该器件在开始新周期之前不等待电感器电流返回到特定谷值的原因只是、这不是闭环控制器-在闭环器件中、您可以让误差放大器设置谷值并设置谷值 关断时间就是这样设置的。 在该部分中、关断时间为开环-由计时器根据输出电压(Toff 计时器)设置、在这种情况下、当输出接近0时、由最大关断计时器超时。 这是一种折衷方案、可通过 PWM 调光引脚或分流 FET 调光实现对快速调光输入的快速响应。

您可以将 Toff 最大值设置为255、但这可能会在完全短路的情况下导致电感器电流频率非常低。 此外、短路条件下的纹波可能与其他条件下的纹波不匹配。 在正常条件下、纹波由输出电压设置、而简而言之、纹波最大值由255的 Toff 设置。 这可能导致 LED 平均电流不同(avg =峰值-纹波/2)。如果输出短路不是您的工作条件、并且您所需的只是一种防止额定电流的方法、这是可以接受的。  

但是、请记住、如果您在输出端加电到短路、Toff max 仍将是默认值。

希望这对您有所帮助。 请告诉我这是否回答了您的问题、如果回答了、请点击"已解决"按钮。

谢谢

Sumeet

[引用 user="Sumeet Kulkarni"]损坏 TPS92518的最常见机制是栅极驱动器不受控制地切换、这会导致过多的功率耗散、因为此时开关频率仅由可能处于高电平的 Ton (min)和 Toff (max)设置。

为什么热过保护不会影响输出并关闭输出？

我的示例是不是因为组件损坏导致92518引脚上的电压非常高或非常低而导致开路情况？

我正在尝试各种方法来确保输出状态不会对系统造成损坏、因为照明装置安装人员经常会犯接线错误。 当我们寻找负载时、会发生输出短路的情况。 当我们以1安培的速度驱动装置时、它们会断开固定装置。 换句话说、除了从输出到 Vin 的二极管之外、我还能做些什么来保护该器件？

[引用 user="Sumeet Kulkarni">如果输出短路不是您的工作条件，并且您只需要一种方法来防止发生棘齿，这是可以接受的。  [/报价]

哦、您的意思是、在有外部调光的情况下、对吧？ 我们不进行外部调光、因此我认为这将对我们有效。

[引用 user="Sumeet Kulkarni"]但是请记住，如果您在输出端加电到短路，Toff max 仍将是默认值。

在我们的应用中、我们不会在开启状态下加电、因此这不会是问题。 我要做的第一件事是将0xFF 放入两个通道的寄存器中。

Brian、

栅极驱动的极快速切换也可能导致流经栅极的过冲电流过大、从而导致损坏、而不是功率耗散产生的过热。 很抱歉-我可能不应该说过过多的功率耗散是最有可能的原因。

此外、我不排除您对外部组件发生故障并在其中一个 IC 引脚上导致电压尖峰的推理-如果没有波形来查看、很难准确确定可能发生的情况。  

如果您担心在1A 运行期间输出断开-是的、我肯定会使用该二极管返回到 VIN 来钳制输出。 够了。

此致、

Sumeet