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[参考译文] TPS65262-1:IC 熔断

Guru**** 2394225 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS65262-1

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/652830/tps65262-1-blown-ic

器件型号:TPS65262-1

我似乎在顶住一块砖墙。  我有一个使用 TPS65262-1的设计

  输入12V

  OUT1 5V

  输出23.3V

  输出电压为3 2.5 V

  LIN 1 1.8 V

  LIN 2 2.2V

立即启用5V (如果输入高于设定的最小值)。  其他电压在导出1.8V 电压后出现、作为 Zynq 电源定序的一部分。

有两个第一条的多氯联苯存在。  在这两者之间、我们已经为其中的四个 IC 提供了帮助、我不知道原因。  这些电路板在开发实验室中已使用了一两个月、因此不像它们总是熔断或出现设计错误。  当第一个电压爆炸时、我指责实验室电源提供12V 电压。 众所周知、当交流 开关关闭时、有时会产生过压尖峰。  但接下来的两个故障甚至没有使用该电源、最近的故障发生在直流电首次连接时、PS 未打开或关闭。  作为一种额外的保护措施、在最近的故障发生之前在输入端放置了一个12V TVS。

故障都是相同的。  施加12V 电源时、电路仅消耗大约20mA 的电流。  V7V 的预期电压为6.3V、但所有五个输出均为0或仅为几 mV。  正常上电从12V 电源汲取大约200mA 的电流、并生成上述电压。

不知道故障的确切范围和性质、因为如果没有5V 输出(OUT 1)、次级稳压器没有输入、如果没有产生1.8V 电压、则不会启用其他输出。  因此、OUT 2和3可能正常、并且线性稳压器正常、但已知输出1不起作用。

我对导致这些偶尔出现的故障的原因感到完全损失。  它们发生在之前的断电期间、未上电处理期间或上电时。  最后一种情况发生在电路板上、除了向电路板的另一部分提供7500Hz 正弦波(1V p-p)的 SMA 电缆外、电路板上没有其他连接。  我没有过压、杂散电压、ESD 问题或其他任何问题的模型。  输入端具有30uF 的 X7R 电容和一个 TVS 二极管、该二极管应能够抵抗几乎低于交流电源连接的任何电压。

我是否应该设计或防范任何已知漏洞?  次级 SMPS 是否会在某种程度上使5V 输出尖峰并损坏 FET? (没有其他电压源、5V 线路至少有75uF 的陶瓷电容器)。

下面是 IC 的使用原理图。  未显示左上角的12V 输入以及从那里到接地的 SMBJ12A TVS 二极管。

  • 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。

    大家好、Wilton

    在原理图中 、我发现一个设计问题:

    EN2、EN3、LEN1、LEN2引脚 未正确启用。

     在12V 上电后、 无法  启用 Buck3、因此 没有2.5V 输出、-->  LDO1没有电源、没有1.8V 输出、-->如果没有1.8V、则无法启用 Buck3、因此始终没有2.5V 输出。 -->这是一个死循环。

    解决方法:

    悬空 EN2、EN3、LEN1、LEN2引脚。 -->移除 R52和 R53。

    EN2、EN3、LEN1、LEN2引脚具有上拉电流、上电时将被上拉。

    之后、请再次测试。

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    不幸的是,这不是问题所在。  CAD 技术的原理图出错。  引脚31不应标记为1V8、而应标记为1V8A。  1V8位于不同的图纸上。

    上电顺序如下:

     EN1开启1、即5V 输出。  这为次级稳压器供电、该稳压器生成1V0、1V8和1V2

    2、 次级稳压器接通1V0 (和1V2)以响应5V 电源。

    然后 次级稳压器打开1V8以响应1V0

    4、 3V3、2V5、1V8A、2V2和2V5导通1V8、为1V8A 和2V2供电

    因此、在这种误解得到纠正后、让我们再尝试一下根本问题。  汇编器今天给我的电路板上放了一个新的 TPS65262-1。  我连接了一个 PS、它似乎正常启动。  我关闭实验室电源、将 USB 和 JTAG 连接到电路板、再次将其打开、TPS65262-1再次不会生成5V 电压。  这是目前为止的第五次失败。  与之前一样、V7V 输出正常、但没有5V0。

    我的助手只是试图在我们的另一个板上重复这个。  该委员会正在工作(已经工作了数周)。  他拔下了连接器(J5在引脚2上提供+12V 电源;引脚1未使用;通过他未触摸的另一个连接器将接地回路接至实验室电源)为电路板供电并重新连接。  大约15次尝试、他的板上的 TPS65262-1爆炸。

    电路板没有其他更改、仅移除并应用了+12输入。 电源是一 个线性实验室电源、它始终保持开启状态。  诚然、这是一项突然的测试、因为实验室电源具有几千 uF 的输出电容、而电路板具有需要充电的30uF 的输入电容。  但我看不到这会如何烧断 IC、尤其是在电路板上有一个从 +12输入到接地的 SMBJ12A。

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    大家好、Wilton

    它看起来电源序列正确。

    1.断开 USB 和 JTAG 的连接后、再次上电、buck1 (5V)能否恢复工作?

     IC 是否损坏?

    请检查 LX1引脚是否对地短路。

    并检查 LX1引脚是否与 VIN1引脚短路。


    2.问题出在 buck1 (5V)。
    当没有5V 输出时、您能否探测问题板上的 SS1和 LX1波形?  

    请检查 Vin1 CAP (C97)布局、它应靠近 VIN1引脚放置。

    您可以将 布局发送给我进行审核吗?


     
    BTW、在 TI 的参考设计中、建议使用 SS1电容=10nF、但在原理图中、SS1电容为1nF、过小、是否可以将其更改为10nF 并再次进行测试?

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     移除 USB 和 JTAG 不能解决问题。  IC 损坏。  是的。 当然可以。  在开发中、我们已经在这个问题上替换了其中的五个。  电路板上没有涉及 LX1引脚的短路。  在这五个国家中的几个国家中、它们成功运行了几天、然后上电一次、它们发生了故障。  我们无法得知故障发生在上电或上一次断电期间。

    2. 是的、我可以确认它位于 buck1中。  我移除了电感器并从外部为5V 网络供电、所有其他输出按预期工作。

    探测波形显示的情况与我预期的情况截然不同。  首先、SS1具有100 mV 方波、高电平持续0.4ms、每15ms 重复一次。  (这些数字与下一部分有关)。

    探测 LX1可揭示0至12伏的良好方波、该方波在60ns 内处于高电平。  它每1.7 us 重复一次。  有持续0.44ms 的突发、并且这些突发每15ms 重复一次。  很明显、LX1开关正在切换。  但是、它也是在看起来是过流模式或导致它突发运行的情况下出现的。  此外、我本来不会期望 SS1引脚的行为方式。

    3. C97的路由似乎合理。  IC 和元件下方有多个接地层。  有些器件位于顶部(IC 所在的位置)、有些则位于底部。  C97位于背面、距离引脚约1/4英寸、并带有一个到接地层的过孔。  U8上的输出电容器和接地都通过通孔直接连接到平面。  如果您可以阅读 Altium 文件、我可以向您发送布局、或者我可以让 CAD 部门制作 Gerber 文件或层的 pdf 文件。  这是一个8层电路板、尽管在该区域中、大多数布线都是顶部或底部的、并且大多数中间层是接地平面或分段式电源平面。  我是一名高级工程师、我签核了布局。  我没有看到任何问题。

    我想知道 SS1电容器的作用。  我在参考设计中看到10nF、但我计算了1nF 以提供大约100ms 的启动时间、这似乎适用于此设计。  这对浪涌电流的要求可能过高?  我不知道、但我不会这样想。  我不必这么快的启动速度、但这似乎并不不合理。

    感谢您的输入。  我期待您对我观察到的情况、尤其是突发模式以及可能导致突发模式的原因(IC 中显然是永久性变化)以及可能触发突发模式的原因做出响应。

     P.S.: 我再次查看了软启动公式。  我没有注意到时间是以 ms 为单位的、因此我的数字是关闭1000。  我完全同意0.1ms 是不合理的短时间。  我不知道为什么会损坏 IC、或者损坏的性质是什么。  人们希望 LX1电流限制能够防止这种情况、但谁知道。  我们已将电容器替换为10nF。  它没有"重置"具有坏 IC 的电路板、但我们将看到它是否会使下一个 IC 保持吹气。  现在、我们有多达6个或7个成熟的 IC。

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    大家好、Wilton

    根据您的描述、 IC 在突发模式(也称为间断模式)下工作、我认为 IC 会触发 OCP、您可以参阅数据表的第20页、IC 尝试工作0.5mSec、如果仍然触发 OCP、则关闭14mSec。

    2.在问题板上、如果 LX1引脚未对 GND 或 PVIN1引脚短路、我认为内部电源模块未损坏。

    3. C97放置错误,应放置在 顶层, 与 IC 位于同一层,并 应靠近 PVIN1引脚放置。

    1/4英寸约为6.3mm、距离有点长、 通常距离 应小于5mm。  

    当 SS1电容为1nF 时、SS 时间约为0.1mSec、时间太短、启动期间将出现大浪涌电流、这将触发 OCP。

    基于上述内容、其根本原因是 SS1电容太小。

    当您将 SS1电容更改为10nF 时、您是否曾探测过 LX1波形? IC 是否仍在间断模式下工作?

    buck1对流器的总输出电容是多少? Cout 越大、SS1电容就越大、从而降低启动期间的浪涌电流。

    对于电路板、 请 继续 将 SS1电容放大至100nF 或更大、然后再次测试、检查 IC 是否 可以恢复工作。   

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    我们尝试了10nF、它更可靠。 我们目前正在尝试100nF。

    5V 输出上的总电容约为75uf --主要是您在次级稳压器输入上看到的电容和30uf 的电容。

    我的最大问题是尝试了解故障模式的详细信息。 我同意我们看到 OCP。 但是、一旦发生这种情况(偶尔会发生)、IC 就会损坏、并且永远不会再次正常工作。 唯一的解决方案是将其替换。

    我不知道 IC 的所有内部细节、例如 FET 电流是使用 FET 电阻还是单独的电阻进行测量。 但是、无论采用哪种方法、损坏似乎会增加该电阻、从而错误地认为存在 OCP、并且永远不会超过该值。 LX1上的 FET 波形具有正常的电压摆幅、但由于它处于突发模式、因此绝不会对输出电容器进行很远的充电。

    因此、我必须假设软启动时间过短会导致过大的电流、从而损坏 FET 或电阻器、从而在将来尝试开启时产生错误的 OCP 响应。 我觉得奇怪的是、器件中的电流限制会导致这种情况发生。 显然、我选择 SS1电容器是不明智的、TI 不会因为不能使 IC 免受我的愚蠢行为的影响而出错、但我仍然对确切的故障模型以及为什么 IC 中的保护功能不能防止损坏感到困惑。 可以理解的是、我的短软启动会消耗高电流并可能进入突发模式等、但我很惊讶它会以某种方式损坏 IC。 请您就故障机制提出意见。
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    大家好、Wilton

    是的、你是对的。

    当 SS1电容器较小时、软启动变为硬启动、启动期间将出现较大的浪涌电流、 OCP 功能将保护 IC 免受损坏。

    但是、不良布局可能会导致 LX1在启动期间出现大浪涌电流时具有大尖峰电压 、这将在触发 OCP 之前损坏 IC。

    不良布局包括 将 PVIN1输入 电容放置在底层、PVIN1输入 电容与 PVIN1引脚之间的距离过 长、 PGND 走线不强、热敏电阻焊盘上没有通孔等。

    那么、您能否探测 LX1波形? 并在启动和正常工作期间检查尖峰电压?

    BTW、

    建议为软 启动时间 容差留出一定的余量、因此 建议 将 SS1电容放大至22nF。

    2. 如果 发现 LX1具有大于18V 的大尖峰电压、建议为 LX1节点添加 RC 缓冲器。