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[参考译文] TPS62092:输出电压未达到所需电平、电源正常状态保持关闭、可能存在电荷泵问题

Guru**** 2390140 points
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/639363/tps62092-vout-failing-to-reach-required-level-power-good-staying-off-possible-charge-pump-issue

器件型号:TPS62092

我目前在 我们设计的电路板上使用 TPS62092RGTT 2.5V 稳压器。  我们已经制作了很多板,而在少数板上,从不同的批次中,我们看到了同样的问题,即稳压器无法正确调节(达到其所需的输出电压)。  它通常从启动开始就会执行此操作、但偶尔在运行一段时间后会停止调节。

 

我们看到的行为是电源正常线下降到低电平,稳压器输出下降到大约2V (这意味着为2.5V),我们检查了设备周围的连接,输出没有短路,它不会拉太多电流,  输出轨上的器件实际上仍然正常工作、我们注意到的唯一一点是、当它正常工作时、电荷泵电容器的一端具有2.5V 电压、另一端具有更高的电压(~6V 我认为)、而当它不工作时、电荷泵电容器具有3.3V 电压(我们的 Vin)  两端都有。  从这一点来看,我们得出的结论是,它与电荷泵电路有关,当它未正确充电时,输出栅极驱动器不够高,无法为我们提供所需的输出电压,因此它的电压为2V 而非2.5V。

 

在其中一个有故障的电路板上,我曾尝试对电容器进行回流焊,甚至更换了它,这似乎暂时解决了问题,但现在又恢复了温度。  似乎没有理由在它不起作用的时候, 我们尝试了热/冷启动等,它似乎是零星的,有时可靠地工作几天,有时重复失败几天。

 

对于可能导致这种行为的原因有什么想法、我们对电荷泵问题的猜测是否正确、如果是、什么可能导致它不充电?

谢谢、

  • 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、Bryn、

    您能否共享原理图、PCB 布局和波形(输入电压、输出电压、SW、 CP)何时未输出正确的电压? 您将什么器件型号用于电荷泵电容器?

    此电容或电荷泵没有已知问题、因此我们需要查看您的特定设计。 听起来电路板不是"损坏"还是"正常"、但会因时间而异(加电至加电)? 即、显示此问题的电路板有时会在以后正常工作?

    您是否有 EVM 可用于测试您的其中一个器件?
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    尊敬的 Chris:

    感谢您的回复。  与稳压器相关的原理图部分应如下所示:

    所有绘制的零部件清单为:

    U13                   TI                 TPS62092RGTT
    C2       10uF     TDK             C2012X5R1E106K125AB
    C4       10nF     TDK             CGA2B2X7R1E103K050BA
    C107   10nF      TDK             CGA2B2X7R1E103K050BA
    L9        470nH   Toko          1239AS-H-R47M
    C5        22uF     Murata         GRM31CR61E226KE15L
    R173    10k        Panasonic   ERJ2RKF1002X
    R174    866R    Panasonic   ERJ2RKF8660X
    LED12                Osram         LGL29K-F2J1-24
    Q8                      Fairchild       NDS331N

    当我们的布局人员有时间时、我会让他截屏布局的相关部分并添加该部分。

    当电路板下一次停止工作时、我将了解我们是否可以捕获输入/输出/ SW 和 CP 引脚的一些波形。

    我会说坏的或好的事情并不是真的。  有些电路板(实际上大多数)是"好的"、我们从未在运行的许多小时和多次循环通电时看到过此错误、有一些电路板是"坏的"、表现出这种行为、 但是、行为会因时间而异、即它可以在几天内愉快地工作、然后几天内根本无法工作、或者它可能需要4或5次上电尝试、但随后工作正常、  但是、正如我说过的、这种行为仅限于几个单元。

    否、我们手头没有 EVM。

    谢谢、

    Bryn

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    感谢您的分享。 是的、需要 PCB 布局和波形。
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    顶部金属的 PCB 布局:

    3.3V 内部平面:

    和2.5V 内部平面:

    下次稳压器发生故障时、我将尝试捕获一些波形。

    谢谢、

    Bryn

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    感谢您分享布局。 为了使其更接近 D/S 中的示例、需要在下一个电路板旋转时进行重大改进(图29)。

    输入和输出电容 GND 需要直接连接到 PGND 引脚。 此外、电感器应连接到其旁边的输出电容器、而不使用通孔。

    您可能会尝试在 IC 上方的 GND 层与2个 PGND 引脚之间添加一些金属。 此外、在电感器和 PGND 引脚之间添加一个~4.7uF 的小型输出电容器(只需将电容器放置在 IC 上方)、并添加一条更粗的汇流条线、以将电感器连接到其旁边更大的输出电容器。
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    尊敬的 Chris:

    感谢您对布局的反馈。  您注意到的任何问题是否解释了我们观察到的行为?

    4.7uF 输出电容、其用途是什么、我在数据表中找不到任何提到它的地方、当您从电感器中说、您是指电感器的稳压器侧、即 SW 输出引脚、 电感器的电容侧、即与现有输出电容并联?

    谢谢、

    Bryn

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    是的、布局可能会使直流/直流转换器以不同的方式运行。

    4.7uF 电容只是为了在布局中获得一个小尺寸(0402)电容。 它将从电感器上的 Vout 变为 PGND 引脚。 这就是22uF 输出电容器的位置。
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    您好、Bryn、

    您是否能够记录安装额外盖时的问题?
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    尊敬的 Chris:

    我终于设法得到一个返回的电路板、该电路板具有稳压器、它始终表现出故障行为、足以让我捕获一些波形。

    当我第一次通电时、稳压器似乎正常启动、然后在大约30秒后、稳压器关闭、 然后、它经历了每个电源周期的一个相位、持续大约一秒、然后关闭、其中包括一次我看到电源正常信号多次上下跳动、然后稳定至关闭、现在每当我电源周期从不启动时。

    在布线1 (黄色)的所有波形图中、电路板无法正常工作、布线2 (蓝色)是示例电路板、工作正常且始终具有。

    第一幅图是器件的输入引脚(实际上位于输入电容器的正极侧)。  正如您看到的、这两个电压均为3.3V

    下一个捕捉在器件的输出引脚上(实际上在输出电感器的输入侧)。  您可以看到工作正常的开关、不工作的开关正常、我不得不等待相当长的时间(几十秒)才能捕获实际开关、通常情况下、它位于大约恒定的0.5V ISH 处。  如果我在工作的电感器上探测电感器的输出侧、我会看到恒定的2.5V 无开关、而在断开的电感器上与输入相同、因此0.5V 无开关。

    现在我开始看一下电荷泵、负极侧看起来是这样的:

    正极侧如下所示:

    正如您看到的、工作板似乎在为电容器的一侧充电、而不工作的稳压器似乎在将 Vin 置于正侧、因此我认为我的问题可能是电荷泵电路。

    您是否有任何想法?在我开始尝试在电路板上安装额外组件之前、您还想我捕获什么内容吗?

    谢谢、

    Bryn

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    您好、Bryn、

    感谢您的更新。

    我希望此故障器件已损坏。 CP/CN 引脚是否切换过? 例如、您能否在 SW 上触发并查看当存在单个 SW 脉冲时 CP/CN 是否执行任何操作?

    之后、您可以添加电容器、看看它是否有用。 假设没有、我建议移除此 IC 并将其安装在 EVM 上。 然后、采用新的 IC 并将其放在您的板上。 现在、您的电路板应该可以正常工作、我们可以调试 EVM 上的故障 IC。
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    尊敬的 Chris:

    快速状态更新、就在昨晚 CoP 之前、因为它不起作用、我想我只需要在器件上的其他引脚周围进行探头、看看是否有其他东西看起来很奇怪。  因此我检查了软启动(SS)引脚、它的接地非常好、放大得非常大、您可以偶尔看到它尝试斜升、非常缓慢、在放弃之前仅达到几百 mV。  我猜这可能会解释我们在输出上看到的行为、因为这实际上会使器件保持关闭状态、并且偶尔会尝试开启然后停止。

    我检查了这个引脚和接地之间的电阻、在一个工作板上它超过3 M Ω、在不工作的板上它更像是800欧姆、所以很低、从充电引脚流出的电流绝不会打开它、 这很奇怪、因为正如我说过的、我在当天早些时候看到它可以正常工作。  因此、假设某件事可能已经预热并导致了一个"短"、我将其断电并在一个晚上将其保留下来、我今天早上重新检查了电阻、它大约为80千欧、我打开了电源、它拒绝启动、 因此我重新检查了电阻、它恢复为800欧姆。

    此后、我突然取下了 SS 电容器、焊接/封装等看起来都很好、我刚刚检查了电容器的隔离电阻、该电容器读数为开路、因此我怀疑电容器是否有任何问题(此外、我们之前刚刚更换过它)。  但我已将电容留空、因此引脚现在未连接、电阻读数现在刚好超过1 M Ω、似乎再次正常工作。

    任何想法都不知道该引脚的 GND 电阻应该是多少、我们是否错过了软启动电容器上的一些规格、这些规格对于正确运行很重要、即在我们的电容器安装时可能会导致内部电路出现问题?

    此致、

    Bryn

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    感谢您的更新。

    是的、如果 SS 无法生成电压、则 IC 不会尝试提供输出电压、因此不会切换。

    您是否已目测检查 SS 引脚及其周围是否有焊料短路等问题?

    10nF SS 电容是标准值、可以接受。

    您可以尝试对 IC 进行回流焊或将其传输到 EVM 以自行调试。
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    尊敬的 Chris:

    因此、由于没有连接 SS 电容器、我以为它是固定的、它在稳定的2周内运行良好、然后我开始注意到电源正常、闪烁和熄灭、 然后偶尔保持关闭、然后自行修复、这种情况非常零星、似乎只关闭了30秒左右、但它确实在继续执行。  在其中一个中断周期中、我成功捕获了器件上 SS 引脚的以下波形:

    请记住、该引脚上不再有电容、它完全打开、这有点奇怪。  它看起来是一个重复的波形、我想知道您是否可以从开/关速率中获取任何东西来指示模块实际认为正在做什么?

    谢谢、

    Bryn

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    不、该频率不会指示任何内容。 我怀疑此器件已损坏。