This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] TPS22916:尝试设计一个通过负载开关进行开关的电源时出现意外的压降和泄漏电流

Guru**** 663810 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS22916EVM, TPS22916, TPS2121, TPS22917
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/755355/tps22916-unexpected-voltage-drop-and-leakage-current-trying-to-design-a-power-source-switching-through-load-switches

器件型号:TPS22916
主题中讨论的其他器件: 、TPS2121TPS22917

大家好、我将首先介绍一些背景信息、以便您  更轻松地了解我们的情况

我们希望设计2种不同的电源管理系统、具有以下各种功能:

键入预期功能

  • 自动切换-当主电源出现故障时、系统必须更改为自动备份电池。 没有决策级别、因此主电源在激活时为5V、否则在发生故障时为无。 如果电源返回、则必须将其返回到主优先级电源。
  • 切换时间-尽可能缩短以防止 MCU 复位、因此无缝系统是必需的。
  • 输出电压-尽可能降低以防止 MCU 复位。 在任何情况下、电压不得降至3V 以下。
  • 电流消耗–系统在两个不同的阶段工作、即低电流睡眠模式和高性能模式;因此、我们需要高效率和超低 IQ 运行电源管理、以避免增加两个电源的总睡眠功耗并实现最大200mA。

类型 B。预期功能

  • 自动或手动切换-两个选项都有效
  • 切换时间–无缝系统可能是完美的、但中断是可以接受的、而仪器仪表可以使用新电源关闭并重新启动。
  • 输出电压-尽可能降低以防止仪表损坏功能。 在任何情况下、电压不得超过4.8Vdc。
  • 电流消耗–电源管理必须实现最大2A 的持续消耗。

为了设计独特的电源管理设计以实现两种类型(A 型和 B 型)功能、我们在下一个设计(应用报告 SLVA811A)之后使用 TPS22916EVM 测试负载开关性能。 我们将使能输入连接到 Vmain 电源、并具有以下预期工作:

当 Vin1存在时:ENABLE 为‘1’,因此 Vout 连接至 Vin1

     当 Vin1出现故障时:ENABLE 为‘0’,因此 Vout 连接至 Vin2。

我们在次要优先级电源负载开关上使用 TPS22916CL、并在主要优先级电源上测试所有其他开关。 我们使用 Vin2电压(3.3VDC 备用电池和5VDC 稳压电源)。 我们在无负载、10欧姆负载和1兆欧负载的情况下进行测试。

无论电路组装如何、我们都有相同的问题:

连接 Vin1后、我们连接 Vin2、而不会增加输出负载。

Vin2的电流消耗为600nA ->好

Vin1 -> BAD 的电流消耗为≈33mA。 意外的

如果我们添加10欧姆或1Mohm 的输出负载(两种电流类型都需要)、我们之前显示的输出泄漏电流没有变化(这些值会因负载而增加到正常功耗中)。

问题可能出在哪呢?

Vin1和 Vin2连接且 Vout=Vin1后。 我们断开 Vin1 (Vin1出现故障)、然后 Vout = 0.5V (因此它不会切换到 Vin2)、而是在使能引脚上有0.5 Vdc、

该电压的来源是什么?

我们已对使能引脚使用1Mohm 下拉电阻器进行测试、但性能相同。

为了设计满足 B 类要求的电路、我们在下一个设计(应用报告 SLVA811A)之后使用 TPS22916EVM 测试负载开关性能。 我们将使能输入连接到微控制器数字输出、符合预期的工作原理:

使能为‘1’(3.3VDC),因此 Vout 连接到 Vin1

     使能为‘0’(3.3VDC),因此 Vout 连接到 Vin2。


除了使用5欧姆负载(≈1A 电流输出)时出现意外压降外、我们还有前面显示的相同电流泄漏问题。

ENABLE 为‘1’,因此 Vout 连接至 Vin1,Vout 降至4.6 Vdc。 差。 意外的

ENABLE 为‘0’,因此 Vout 连接至 Vin2,Vout 降至4.9 Vdc。 很好。

导致此电压降的原因是什么?

提前感谢您!

  • 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、部门  

    感谢您与 E2E 联系! 我看到您还有一篇关于 TPS22115A 的类似文章。

    我在该配置中看到两个潜在问题。 首先、让我确保我对配置的理解是正确的。 VIN1上有5V 电压、VIN2上有3.3V 电压、两个使能引脚连接在一起连接到 VIN1。 当 VIN1存在时、使能信号为"1"、因此 VIN1输出到下游负载。 但是、由于您使用的是 TPS22916CL"低电平有效"版本、这是否也会导致 VIN2导通? 我的理解是否正确?  

    这是我在该配置中看到的第一个潜在问题。 其次、如果从系统中移除 VIN1 (输入保持悬空)、则顶部器件不会通电。 由于 VIN1保持浮动、它将跟随 VOUT 上的电压、开关将不会检测 VOUT > VIN 并激活反向电流阻断。 这可能会损坏上游元件。  

    我看到的最大问题是 QOD (快速输出放电)。 由于您使用的是具有 QOD 的 TPS22916版本、因此负载开关的输出在禁用时会下拉至 GND、以便对电源轨进行放电。 如果在电源多路复用器配置中使用该引脚、则无论 TPS22916的使能引脚为低电平、都将有一个下拉电阻。 这将阻止输出电源轨达到其适当的电压。 这可能是输出电压轨在某些配置中出现问题的原因。  

    另外、我认为可以使用我们最新的电源多路复用器器件 TPS2121轻松简化该系统。 TPS2121可用于多种配置模式、包括优先级操作、自动/手动切换和5us 切换时间、从而更大限度地减少输出电压降。 56mΩ Iq 和 Ron、TPS2121具有100uA Iq 和5 μ A 典型值。 以满足低功耗应用的需求。 该器件还采用小型封装(2.5mm * 2mm)。  该器件是否可以正常工作?

    谢谢、

    黄亚瑟


    要查找有关电源开关的最新信息、请访问 www.ti.com/powerswitch

      如果此帖子回答了您的问题、请单击"此问题已解决"按钮。

     

  • 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。

    尊敬的 Arthur:

    首先、非常感谢您的清晰快速支持。 我将在您的帖子中引用您的一些问题来回答。

    [引用用户="Arthur _ Huang"]

    我在该配置中看到两个潜在问题。 首先、让我确保我对配置的理解是正确的。 VIN1上有5V 电压、VIN2上有3.3V 电压、两个使能引脚连接在一起连接到 VIN1。 当 VIN1存在时、使能信号为"1"、因此 VIN1输出到下游负载。 但是、由于您使用的是 TPS22916CL"低电平有效"版本、这是否也会导致 VIN2导通? 我的理解是否正确?  

    [/报价]

    您正是关于我们的配置和启用引脚连接。

    我们的意图是:

    当 Vin1存在时、使能引脚连接到'1'、因此 TPS "正常"处于活动状态、TPS "反相"(TPS22916CL)被禁用、然后 Vout=Vin1。

    当 Vin1出现故障时、ENABLE 引脚悬空(弱"0"... 这´s 是一个问题、因为它不是一个强"0")、则应将 TPS "正常"取消标记、将 TPS "反相"激活、因此 Vout=Vin2。

    [引用用户="Arthur _ Huang"]

    这是我在该配置中看到的第一个潜在问题。 其次、如果从系统中移除 VIN1 (输入保持悬空)、则顶部器件不会通电。 由于 VIN1保持浮动、它将跟随 VOUT 上的电压、开关将不会检测 VOUT > VIN 并激活反向电流阻断。 这可能会损坏上游元件。  

    [/报价]

    关于上一点、这意味着我们需要将一个下拉电阻器放置在靠近 Vin1输入的位置、因此、当 Vin1发生故障(电源变为悬空)时、Vin1和 Enable 引脚中将出现强"0"。

    是这样吗?

    [引用用户="Arthur _ Huang"]

    我看到的最大问题是 QOD (快速输出放电)。 由于您使用 的是 具有 QOD 的 TPS22916版本、因此负载开关的输出在禁用时会下拉至 GND、以便对电源轨进行放电。 如果在电源多路复用器配置中使用该引 脚、则无论 TPS22916的使能引脚为低电平、都将有一个下拉电阻。 这将阻止输出电源轨达到其适当的电压。 这可能是输出电压轨在某些配置中出现问题的原因。  

    [/报价]

    我们认为、QoOD 会导致意外的压降电压和电流泄漏、因此我们需要通过 QoD 避免"TPS"。

    考虑到这一点、我们考虑了以下使用 TPS22917的电路、以实现 B 类功能。

    在该电路中、我们可能使用2个引脚通过控制电源选择。 由于 TPS22917具有我们未使用的外部 QOD 引脚、因此我们希望在禁用此电源时避免泄漏电流流经此电阻器。

    当源电源启用时、静态电流为0.5uA、待机时为10nA (因为没有更多的 QOD)。

    并且、由于内部电阻、在最大电流(2A)时、输出电压应为200mV

    这些值是否正确?

    [引用用户="Arthur _ Huang"]

    另外、我认为可以使用我们最新的电源多路复用器器件 TPS2121轻松简化该系统TPS2121 可用于多种配置模式、包括优先级操作、自动/手动切换和5us 切换时间、从而更大限度地减少输出电压降。 56mΩ Iq 和 Ron、TPS2121具有100uA Iq 和5 μ A 典型值。 以满足低功耗应用的需求。 该器件还采用小型封装(2.5mm * 2mm)。  该器件是否可以正常工作?

    [/报价]

    如果您同意、我更愿意在另一个主题上讨论此组件、以便使其更清晰、并将重点放在负载开关电路和 OUT A 型设计上。

    非常感谢。

     

  • 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、部门  

    感谢您的澄清! 请在下面找到您的问题的答案。

    1. 关于上一点、这意味着我们需要将一个下拉电阻器放置在靠近 Vin1输入的位置、因此、当 Vin1发生故障(电源变为悬空)时、Vin1和 Enable 引脚中将出现强"0"。  是这样吗?

           [AH]:没错、抱歉我误读了电路。 您不需要靠近 VIN1的外部下拉电阻器。 TPS22916有一个"智能 ON 引脚下拉"、如果引脚保持悬空、则下拉 ON 引脚。 因此、如果引脚保持悬空、器件将关闭。 这对于该配置应该很有效。

    2. 我们认为、QoOD 会导致意外的压降电压和电流泄漏、因此我们需要通过 QoD 避免"TPS"。

    [AH]:大家同意、正如您提到的、TPS22917也是一个很好的解决方案。当启用拉电流电源时、静态电流为0.5uA、待机时为10nA (因为没有更多的 QOD)。

    当 源电源启用时、静态电流为0.5uA、待机时为10nA (因为没有其他 QOD)。  并且、由于内部电阻、在最大电流(2A)时、输出电压应为200mV。   这些值是否正确?

     

    [AH]: 是的、但是请注意、如果结温增加、器件的 RDS、ON 可能会稍高。 请参阅图3以了解 Ron 图。

    谢谢、

    黄亚瑟

     

     

  • 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。

    尊敬的 Arthur:

    最后、我们将使用 TPS22917、为了避免由于 QOD 而产生意外的电流消耗、该芯片也具有相同的"智能 OM 引脚下拉"功能。

    我们将仅关注 B 型设计、该设计使用2个外部控制引脚在电源之间进行更改、因为 TPS22917没有"反向使能"功能(如 TPS22916所具有的)、因此我们不必接受无缝系统。

    感谢大家。