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[参考译文] TPS82130:EN 引脚在导通后拉高

Guru**** 2455360 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS82130

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/666417/tps82130-en-pin-pulled-high-after-turn-on

器件型号:TPS82130

先决条件:

  • TPS82130由 STM32 F3控制器(STM32F334K6T6)的 GPIO 引脚打开。
  • TPS82130的 MCU GPIO 引脚和 EN 引脚通过单条迹线进行巧妙连接(无额外的保护电路)。
  • MCU 由单独的传统3.3V LDO 供电。

问题:

  • 当电路板由11V 电池供电时、STM32 MCU 在2分钟后死。
  • 当电路板由7V 电池供电时、STM32 MCU 在10分钟后停止工作。

TPS82130的输出通过由同一 MCU 的 DAC 输出驱动的受控灌电流电路为3x 1W LED 供电。 该项目的目的是使用 DAC 的任意波形对功率 LED 进行调制。

我对 LED 电流阱电路没有任何问题、整个过程都通过了测试、并使用另一个传统降压模块(MP1584)实现了良好的性能。 现在、我正在重新设计我的设计、从桌面评估原型到现场测试原型、因此决定使用 TPS82130来节省电路板空间。

LEDPOWER_EN 最初直接连接到 STM32 GPIO、但没有(!!!) 任何额外的保护电路(例如使用齐纳 二极管的限流电阻器)。

在回流和上电后-电路板工作了大约10分钟、然后控制器死了。 它又使我死了一个 STM32、直到我弄清楚什么是根本原因。

当 MCU 将 EN 引脚驱动至逻辑1 (3.3V)时、TPS82130似乎会导通、这显然是预期的结果。 但是、然后模块将 EN 引脚上拉、远高于逻辑1 -上拉至电池电压电平。  

STM32用于 GPIO 的内置保护电路可在引脚上耐受5V 电压、因此该设计在使用7V 电池(使用11V 电池时大约2分钟)后失效。

通过从走线中去除阻焊层并将其切割以使其适合在 MCU GPIO 引脚和 TPS82130的 EN 引脚之间安装330k 电阻器来解决问题。 这会在 GPIO 的内部电阻和 EN 引脚电平之间形成某种分压器。 GPIO 引脚现在保持在3.6V 的电平。 现在一切都正常、但我浪费了6个小时的时间、将两个损坏的 STM32控制器扔进垃圾箱、直到弄清楚 EN 引脚的这种奇怪行为。

  • 来自 TI 工程部门的任何人能否解释此类 EN-Pin 行为?
  • 为什么数据表中没有提到 EN 引脚在驱动到0.9V 阈值以上后会被上拉至 Vin 电平?
  • 如果您不打算在后续修订中解决此问题-请在数据表中添加一条特别的注释、强烈建议使用 GPIO 保护电路。
  • 我只找到了一些关于400k 内部下拉电阻的词语、该下拉电阻在 TPS82130导通时断开-它只是为了节省大约8uA 的功耗吗?

我相信我的经验取决于 实际的 GPIO 实现方式、因此构成其他制造商的 MCU 可以更好地容忍这种情况(但尚未使用 TI 的 Cortex-M 进行过试用)。

 

  • 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、Oleksandr、

    感谢您的详细解释。

    TPS8282的 EN 引脚上没有内部上拉结构。 因此、该电压必须来自器件外部。 您是否使用示波器监测 EN 引脚以查看电压上升到 Vin? 我可以考虑通过短焊料或非常近的 PCB 布线泄漏、这会导致一些可能导致电压升高的泄漏。 您还可以尝试在 EN 上添加~100k 下拉电阻、以查看这是否会钳制任何泄漏电流、从而上拉 EN。

    如果您有 TPS82130的 EVM 和 MCU、则可以将它们连接在一起以证明 EN 不会被驱动得更高。

    此外、我们还提供了适用于您的设计的分立式器件参考设计: http://www.ti.com/tool/PMP9762 您如何控制设计中的 LED 电流?

    最后、我怀疑1000uF 输出电容器是一个好主意或必要的。 与较小的 SS 电容值组合在一起、这是启动期间为1000uF 充电的相当大的浪涌电流。
  • 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 Chris:  

    感谢您的回复。

    是的、这正是我所做的。 我使用了数字示波器和10x 探针(Sig出借 SDS1072CML)来测量 EN 跟踪处的电压:

    • 在对 MCU 进行去色并为电路板加电后、浮动 LEDPOWER_EN 焊盘(该焊盘直接连接到 EN 引脚)将保持 GND 电平。
    • 因此不存在电流泄漏。 BATT 引脚位于 EN 引脚旁边-因此我对可能的回流焊故障(例如两个引脚之间的焊锡膏短路)有了非常相同的想法。
    • 在3.3V 线路和 MCU 的 LEDPOWER_EN 焊盘之间添加一个电阻器(用于仿真逻辑1)-模块打开、但 LEDPOWER_EN 焊盘达到 BATT 电压电平。

    我可以在今晚晚些时候从上升斜率的示波器中拍摄屏幕截图(如果您真的需要)。

    这里是我的问题的解决方法-切断到焊入330k 电阻器的走线。 幸运的是、我在电路板的背面有足够长的布线部分。

    现在、借助重新焊接的新 STM32 MCU - LEDPOWER_EN 引脚仅上升至3.6V (固件翻转时)。 对于 GPIO 运行而言似乎是安全的。 通过了所有三个 LED (TPS82130模块上为2.5A)的1小时直流电流测试。

    下面是 PCB 布局部分的屏幕截图、这可能有助于解决其他电流泄漏或短缺问题:

    此外、如果 TPS82130过热且在回流过程中受到某种程度的损坏、它是否会开始产生这种副作用? 我使用的是中国的非常便宜的回流炉- T962 和所有黑客、以提高 其在统一工程中的性能。 工作正常、但内部发热不均匀、因此某些部分可能会略高于所需值。

    实际上、我甚至使用热气返修站重新焊接了另一个 TPS82130 -仍然是相同的行为(尽管 它可能是一件商品的制造缺陷)。

    下面是一个 DAC 转 LED 电流控制器原理图、这是一个非常基本的原理图:

    • 使用具有1欧姆1W 感应电阻器反馈的运算放大器。  
    • 第一级是 STM32应用手册建议的 DAC 缓冲器、用于提高 DAC 性能(10k 反馈通过 MCU DAC 模块的内部10..15k 电阻形成反相 A=1增益)
    • 然后、使用电阻分压器 R205-R204将 LED 电流略低于1A。 OSRAM SFH4726S 的额定连续直流电流为1A、因此 LED 是安全的。 在实施和调试固件后、我将尝试切换分频器值、以便在脉冲交流信号上实现高达1.5.2.0A 的过驱。  因此、我添加了您提到过的用于补偿未来脉冲电流浪涌的1000uF 电容器(所有三个 LED 聚集电流将高达6A)这不是我的应用的严格要求、它是我正在享受的一个个人爱好项目。
    • 添加了 R209以从电源轨略微上拉感应反馈。 OPAMP 是轨到轨放大器、但它只能将输出驱动至略低至25mV。 因此、来自 DAC 的反馈和基准输入将在1.6V 时稍微靠近虚拟接地的范围内协同工作。 从而完全关闭 MOSFET。
    • C205 -是双路运算放大器封装的旁路。

    我对可用的 LED 驱动器进行了研究、但我发现这两种驱动器都不符合我的需求。 我的应用需要使用良好的正弦波形或甚至比这更复杂的东西来调制 LED、因此从接收器 DSP 中的噪声中提取信号很容易。 已经完成了简单方波实验、因为它们 是多个衰减谐波的序列、由于传感器模拟滤波电路中存在不耐受性、会在其输出数据中产生巨大的非线性效应。 是的、我可以调制10kHz、因为波形具有500kHz PWM、但这对我来说仍然不够清晰。 因此、在固件实现中、灌电流看起来更好、更简单。 我使用可调降压转换器只是为了将 LED 电压调节到略高于所需的压降,因此在欧姆模式下工作的 MOSFET 不会过热(它将处理更小的剩余压降)。

    谢谢、

    Alex

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    感谢您提供所有详细信息。

    通过手工焊接和"廉价"回流、无法判断什么类型的助焊剂残留物等卡在 IC 下方会形成漏电路径。 IC 内部没有此类路径。 您可能需要订购 TPS82130 EVM 并将其连接到原始电路中、以证明 EN 本身不会变高。 外部 EVM 无需驱动 LED、只需以相同的输入电压电平打开。

    在您的布局中、输入电容器和输出电容器都需要使其 GND 靠近 IC 的 GND 并直接连接。 实际上、只需交换输入电容器和输入连接器的位置即可。 输入电容器需要靠近 IC。
  • 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 Chris:

    您对电路板布局错误的评论有助于我解决问题。
    这是一些感应效应、可能是由通过过孔接地的电容器引起的。 我在2MHz 频率(此电源模块的开关频率)下具有400mV 的峰峰值。 我已经解决了在顶层添加两个旁路100nF 电容器的问题。 一个在电池引脚之间。 在模块的接地引脚和输出引脚之间。 没有纹波接近正常值(20mV 峰峰值)、并且对 EN 引脚没有高压影响。

    谢谢、
    Alex
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    感谢您分享您的结果!