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[参考译文] TPS28225:将 VDD 增加到4.5V 以上时的 TPS28225输出噪声

Guru**** 2325560 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS28225
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/602168/tps28225-tps28225-output-noise-when-increasing-vdd-above-4-5v

器件型号:TPS28225

我正在设计基于 TPS28225的直流/直流转换器。 当由 VDD=4.5V 供电时、输出是干净的、但是当将 VDD 增加到5V 时、输出电压会降低到5V 并产生很大的噪声。 FET 也会耗散更多的热量。
这些结果通过以下参数实现:

PWM:F=226kHz、D=50%、3.4V
EN = 3.4V
VIN = 25V

我似乎无法找到有关在增大 VDD 时输出噪声的原因的解释。 我尝试使用较大的自举电容器(100nF)、但它没有产生任何影响。
出于实际原因、我希望能够使用5V 电压为驱动器供电。
随附示波器图像和原理图。 将会得到任何帮助。

VDD=4.5V、V/div =5V S/div =10us

VDD=5V、V/div=5V S/div=10us


通过一个用于 R7的3.3k 电阻器、三态 PWM 被禁用。

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    Timon、您好!
    如果不看到驱动器输入、驱动器输出和开关节点的更详细波形、则无法肯定运行从4.5V 到5V 的变化。
    使用5V VDD 时、MOSFET 开关转换可能更快、并产生更快的 dV/dt。
    您能否查看4.5V 和5V 下的运行情况并确认;驱动器的控制器输入信号是否一致? 噪声可能会增加、这可能导致脉冲至脉冲不一致。 检查驱动器输入信号、探针接地和尖端应靠近驱动器 IC 引脚。
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    您好、Timon、

    感谢您考虑 TI 满足您的所有需求。 我是 TI 的系统工程师、将尝试帮助解决该问题。

    我无法在第二个示波器屏幕截图中清楚地看到波形。

    您是否制造了布局相当合理的 PCB? 或者您是否有带电线的试验板?

    电路板 布局可能不是很好、并且由于电源栅极上的噪声、您会遇到交叉传导问题。 MOSFET。

    在设计中使用栅极电阻器始终是一个好主意。 如果您不需要它们、则可以稍后放置0欧姆电阻。

    通常、VDD 上的4.5V 和5V 之间不应存在明显差异。

    您还应查看 LGATE、UGATE、PHASE 和 BOOST 引脚(4.5V 和5V)。

    您是否尝试更改开关频率(降低 IT)并观察5V 时的行为?

    尝试过不同的功率 MOSFET?

    如何生成5V 电源。

    如果您使用外部电源、电路板上是否有用于偏置电源的本地电解电容器?

    您是否已尝试启动至5V、而不是缓慢地从4.5V 增加至5V?

    让我们详细了解上述测试设置和运行条件、然后根据我们的发现进行操作。

    此致、

    Ritesh

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    好的、我这里是示波器图像、如果波形不可见、我很抱歉、但我无法更好地处理噪声量和关断速度。

    相位 VDD=4.5V、V/div =10V S/div =2us

    相位 VDD=5V、V/div =10V S/div =2us

    BOOT VDD=4.5V、V/div =10V S/div =2us

    BOOT VDD=5V、V/div =10V S/div =2us

    HDRV VDD=4.5V、V/div =10V S/div =2us

    HDRV VDD=5V、V/div =10V S/div =2us

    LDRV VDD=4.5V、V/div =2V S/div =2us

    LDRV VDD=5V、V/div =2V S/div =2us

    那么、高驱动器似乎会导致问题、但是什么导致了问题?
    我注意到 VDD、PWM 和使能端在5V 时都有很多噪声。 对于 VDD、ENABLE 和 VIN、我将使用单独的工作台电源。
    我将在具有单独接地端的 PCB 上测试连接到 PGND 的信号线的原理图。
    这是 PCB 布局。

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    您好、Timon、

    在我看来、在5V 时 VDD 是干净的、就像在 LO 波形中、您提供的高电平是非常干净的。

    原理图和布局中的晶体管参考指示符似乎不匹配。

    您是否使用新器件替换了器件、以查看问题是否可重复?

    将自举电容增加至0.47uF/25V。

    当您从4.5V 变为5V 时、高侧上的东西似乎会发生故障。

    电路板上可能存在焊接不良或损坏的部件。

    请也获取 PWM 波形、但查看 LO 波形、我相信 PWM 信号也是纯净的。

    您还可以尝试仅提供驱动器(无输入电压或总线电压)、并查看您观察到的行为是否相同或不同。

    当您从4.5V 变为5V 时、器件中没有任何东西会按照它所执行的方式截断 HO 脉冲。

    您是否尝试过高于5V 的电压、是否尝试过4.5V 至5V 之间的不同电压?

    请确保您的接地是应该的。

    让我们做更多的调查,找出这里发生的情况。

    此致、

    Ritesh

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    请原谅我迟到的答复。
    驱动器坏了、它使用了一个 FET、因此下一个驱动器也坏了。
    因此、我不得不等待新器件。

    不管怎样、新驱动程序的问题会变得更糟。
    行为相同、但电压电平较低。 为了获得良好的输出、VDD 现在需要为4V。 输出端的压降现在出现在4.5V。
    我还尝试用1uF 50V 陶瓷电容器替换 Cboot、但没有更改。
    我可以使用数字示波器、因此现在可以更好地看到波形。
    如果 FET 没有电源电压、则高驱动似乎正常工作。

    输出 VDD=4V


    输出 VDD=5V 基本上是相同但较低的电压、并且到处都是这样、所以我更改了 s/div 请注意、波形的频率大约是 PWM 频率的1/5。

    输出 VDD=4V s/div 与最后一个波形相同

     

    Hdrive Vdd=4V FET 上无电源电压。


    Hdrive Vdd=5V FET 上无电源电压。

    Hdrive Vdd=4V


    Hdrive Vdd=5V 是什么导致了不规则波形?

    Hdrive Vdd=5V 注意 s/div

    Hdrive Vdd=4V 注意 s/div

    引导 Vdd= 5V



    PWM VDD=5V

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    Timon、您好!

    我是 TI 的 Richard Herring 应用工程师。 我回复了您之前的帖子、并回顾了与您和 Ritesh 的对话。

    通过比较 MOSFET 上没有输入电压的 Hdrive 示波器波形图、可以看出 VDD 为5V 时的关断比4V 时的关断更剧烈。 您还 提到、VDD、EN 和 PWM 在5V 的较高 VDD 电平下似乎具有更多的噪声。

    我在原理图中看到、接地电阻为3.5K、我假设这意味着您不需要三态功能。

    正如 Ritesh 提到的、IC 中没有任何东西应该在 VDD 从4V 变为5V 时截断高侧输出。 我想在 VDD 较高时、一个或多个 IC 引脚上的噪声会增加、因为驱动器在 VDD 较高时具有更大的驱动能力。

    您能否尝试确保禁用三态输入、并将 PWM 接地电阻降至3K 或更低?

    此外、由于 EN 上拉电 阻来自实验室电源、您能否在 EN 引脚与接地之间添加滤波电容器?

    如 Ritesh 建议的那样、确保 PWM 输入和外部电源的接地基准在 VDD 电容器连接处很好地以 IC 接地为基准。

    此致

    Richard

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    我一直在尝试我能想到的一切。

    我尝试用2.4k 和1k 拉低 PWM。
    在靠近高侧 MOSFET 漏极和低侧 MOSFET 源极的位置添加了1000uF elco 至 Cin。
    使能引脚上的电容为220nF。
    已针对驱动器去耦电容器尝试10uF 和560uF。
    移除了原始 Cin 电容器。
    移除了 Cout 电容器、尝试了不同的电容器、并将其移至更靠近电感器和低侧驱动器源极的位置。
    已尝试使用几个 SRF 较低的电感器来降低接地噪声。
    向高驱动 FET 添加栅极电阻器。 (由于某种原因、10、33和100欧姆 FET 和驱动器在100欧姆时断开)

    没有发生任何重大变化。 输出仍然会发生压降、并且在大约4.65V (略高于4.5伏、在4.65V 时突然出现)时(在更换驱动器和 FET 之后)似乎总是发生。
    向 Cin 添加电容并使用具有较低 SRF 的电感器。 显著改善了噪声级别、但压降级别没有显著变化。

    感谢大家的帮助、欢迎您提出任何建议。