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[参考译文] TPS55165-Q1：无法获取降压电源输出

admin
Guru**** 2495085 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS62160, TPS55165-Q1

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/716457/tps55165-q1-can-not-get-reated-power-output

器件型号：TPS55165-Q1
主题中讨论的其他器件：TPS62160、

此非隔离式直流/直流的设计目标为：

输入：8~32Vdc；

输出：12V 直流800mA；

对于同一个原理图、我手头有3块 PCB、其中只有一个 PCB 工作正常。

演示 PCB。 我们大约在半年前就尝试了这款芯片。 此 PCB 工作正常、可输出超过950mA @ 12Vdc (输入：7~32Vdc)；

2.我的产品的原型。 PCB 布局稍有不同。 不起作用、我在下面提供了详细信息。

3.比较/修正 PCB。 为了使原型板正常工作、为该辅助电源制作了另一个小 PCB 以尝试进行修复。 根据 TI 的第一个演示 PCB 和示例更改一些布局。 仍然不工作。

第二个电路板测试详细信息。

原理图。

PCB 布局。

这是一个6层 PCB、组件旁边的层是 GND。

BOM

基准

NuGen 器件型号

说明

制造商

器件型号

C72

230-N277C350HYP-000

电容器、混合聚合物、270uF、35Vdc

联合 Chemi-Con

HXB350ARA271MJA0G

C75

230-N106C500X7R1210

电容器、陶瓷、10uF、50V、1210

 

 

C78

230-N106C500X7R1210

电容器、陶瓷、10uF、50V、1210

 

 

C79

230-N104C250X7R0805

电容器、陶瓷0.10uF、25V、X7R、0805

 

 

C66

230-N104C250X7R0805

电容器、陶瓷0.10uF、25V、X7R、0805

 

 

C67

230-N104C250X7R0805

电容器、陶瓷0.10uF、25V、X7R、0805

 

 

L1

230-001253-047

固定电感器 XAL5030 AEC-Q200 4.7 μ H 20 % 5.9A

Coilcraft

XAL5030-472MEB

R62

230-N1003R0805

电阻器、0805,100k、1%

 

 

C76.

230-N106C250X7R1206

多层陶瓷电容器MLCC Ω- SMD/SMT 10uF 25V X7R 1206

 

 

C73.

230-N106C250X7R1206

多层陶瓷电容器MLCC Ω- SMD/SMT 10uF 25V X7R 1206

 

 

C77

230-N225C250X7R0805

多层陶瓷电容器MLCC Ω- SMD/SMT 2.2uF 25V X7R 0805

 

 

C74.

230-N104C250X7R0805

电容器、陶瓷0.10uF、25V、X7R、0805

 

 

C80

230-N475C160X7R0805

电容器、陶瓷、4.7uF、16V、0805、X7R

 

 

R63

230-N1002R0805

电阻器、0805、10k、1%

 

 

U14.

230-001251

开关稳压器2~36vin、固定12vout 0.8A

应用工程师

TPS55165QPWPRQ1

测试结果：

@无负载。

 输出电压适用于8~32Vdc 输入。

@ 20 Ω 负载(约400mA)

黄色：输入电压 Vdc；

蓝色：输出电压 Vdc；

紫色：U14.2电压电感器的左侧(输入)

绿色：U14.20电压，电感器的右侧(输出)  

下面的图片是空载的

通过在输出端添加另一个270uF HYP 电容器、可以帮助产生一点纹波、但不能使事情正常工作。

请参见下面的  

在输出侧使用了额外的270uF HYP 电容器、负载为20 Ω。

第三个 PCB。

尝试使其与 TI 示例一样接近，在2层(1.6mm)内，这甚至比第二个 PCB 更差。  

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 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。

    您好、先生、

    您的原始演示 PCB 是什么？  您使用多少层？ 因为与 IC 的最大输出能力相比、您的输出功率较大。 因此、至少应使用4层 PCB、并且应纯净一个非常大的铜平面并使用至少2oz 的铜厚度。

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

     感谢你的帮助。

      为清楚起见、我已附上我在这里拥有的所有3块电路板的 PCB 和原理图的详细信息。

     问题：

      1.您能不能帮助我找出在将电路板布局逐个更改为另一个时此直流/直流转换器的原因或最大影响。

      2.根据成本要求、我们只能在顶层和底层做2oz 的铜、在所有内层做1oz 的铜、那么好吗？

     3.我将绘制第4个 PCB 作为单个 DC/DC 模块放置在我的产品板上，您能帮我验证我的图纸吗？

     4.将输出电容器从22uF 分离到10+10+2.2uF 有多重要？

    谢谢、致以诚挚的问候。

    谢冰

    e2e.ti.com/.../TPS55165-PCB-details.docx

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

    有一件事忘了问、

    我最大的问题是为什么第二个 PCB(产品)不起作用，它的布局与演示板非常相似，并且是 TPS55165数据表中的示例布局？

    谢谢、致以诚挚的问候。
  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、先生、

    有一件事需要与您确认。 该问题会在什么输入电压下发生？  Vin=8V 时的最大输出能力仅为0.6A。

    三个版本 PCB 板之间是否存在任何输出电容差？

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

    感谢您的快速回答。

    请求的输入范围为9~32Vdc、输出电压为12Vdc 800mA。
    如果您看了原理图、您会看到演示板使用的是2个22uF 电容器、而后面的板使用的是2个10uF 电容器和2个2.2uF 电容器。
    我尝试了以下步骤、但不会更改结果。
    i.将演示板输出电容从0.1uF + 2x22uF 更改为2.2uF + 2x10uF。 仍然运行良好。
    II.将产品板从2x10uF +2.2uF 更改为2x10uF +2.2uF +270uF (HYP)。 仍然不能正常工作。
    输出电压低于12V 直流、直到输入电压增加到高于15~16V 直流(纯降压模式、请参阅示波器屏幕图片)、负载为20 Ω(这意味着在12V 直流输出下约为450mA、输出电压不满足12V 直流时电流更小)。
    谢谢、此致、
    谢冰。
  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、先生、

    由于您的输出电流相当大、因此请在输出侧使用至少2*22uF 的电容器。 请确保其有效输出电容远 高于2*10uF 电容。

    另一个问题是：您是否保护了输入电流或电感器电流。 在升压模式下、输入电流应低于1A？ 您在测试期间是否有输入电流 dada？

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

    输出电容器的电压、好的。 降低到2x10uF 的原因基于数据表建议。 可以放置2x22uF 并尝试一下。
    稍后将为您提供测试结果。

    对于演示板、在大约7~8Vdc 输入、10欧姆负载(12Vdc 输出、大约950mA)时、输入电流高于1A、系统仍然工作正常。

    我没有用于测量电感器电流的工具。

    电感器的 SAT 电流为5.9A。 仅供参考。


    谢谢、此致、
    谢冰
  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    必应、您好！

    那么 、当 Vin=10V、Vo=12V 且负载为20 Ω 时、非工作板的输入电流是多少？ 我想、您可以从直流电源读取它。

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    你(们)好。

    我使用 config 进行了测试、所有3块板具有相同的输出电容配置、2x10uF + 1x2.2uF。
    测试结果为：
    此演示板：在12V 直流(20 Ω 负载)时可保持大约950mA 的输出，输入电压范围为8~32V 直流。 在30°C 室温下、输出能力高于数据表。
    具有10 Ω 负载的产品板仅在输入电压高于大约15~16Vdc 时提供12V 直流输出。 您可以查看我在第一个问题中发布的 O'Scope 图片。
    小型直流/直流板(第3次)、比产品板更糟糕。 即使在没有任何负载的情况下、输出电压也可能会下降至0V、以达到我们的水平。
    谢谢、此致、
    谢冰
  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Xiebing、

    请告诉我们正常工作边界处的输入电流。 在升压模式下、输入电流非常重要。  请在负载正常工作时将负载减小到某个值、然后检测输入电流、这将有助于我们确定问题。

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    你(们)好。

     以下测试已完成以了解其他信息。

    1.将演示板输出电容设置为2x10uF + 1x0.1uF。 与2x22uF + 1x0.1uF 相比、不会改变输出能力。 它在12V 直流输出下以1.15A 负载运行、输入范围为8V 直流至32V 直流。

    2.小型 DCDC 板(第3版)与上述测试的配置不同。 使用2x10uF + 0.1uF 输出电容配置、输出通常在没有任何负载的情况下下降至0V 约20ms。

    3.测试优于小型 DC/DC 但实际上无法正常工作的产品板。

    *注意：除了我放置在输出侧的电阻器负载之外，还有其他组件极性电阻器、运算放大器和一些小型直流/直流(如 TPS 62160)，它们将使用一些电源。  我已经完成了测试、(取下 TPS 55165的电感器、使直流/直流停止、将电源直接接线到 TPS 55165的输出侧、并在我们称之为无负载时记录请求的电流大小)

    输出电压 输出电流
    五 A
    5. 0.03%
    6. 0.04
    7. 0.035.
    8. 0.055
    9. 0.08
    10. 0.08
    11. 0.08
    12. 0.085.

    以下测试结果符合您的要求、即 TPS55165的输入电流

    负载 40 电阻
    输入电压 输入电流 输出电压 输出电流
    五 A 五 A
    6. 0.57. 9.25. 0.221.
    7. 0.51. 9.68 0.231
    8. 0.44. 9.85. 0.234
    9. 0.41. 10. 0.24.
    10. 0.39. 10.1. 0.242.
    11. 0.34. 10. 0.239
    12. 0.33. 10.6. 0.252.
    13. 0.32. 10.6. 0.253.
    14. 0.31. 10.9. 0.26.
    15. 0.31. 11.4. 0.272.
    16. 0.32. 12.1. 0.289
    17. 0.3. 12.1. 0.289
    18 0.28. 12.1. 0.289
    19. 0.27. 12.1. 0.289
    20. 0.26. 12.1. 0.289

    负载 200 电阻
    输入电压 输入电流 输出电压 输出电流
    五 A 五 A
    6. 0.27. 9.77 0.045.
    7. 0.24. 10. 0.047.
    8. 0.21. 10.4. 0.048
    9. 0.2. 10.8. 0.051.
    10. 0.18. 11. 0.053
    11. 0.16. 10.7. 0.05
    12. 0.17. 12.2. 0.058.
    13. 0.16. 12.2. 0.058.
    14. 0.14. 11.7. 0.056
    15. 0.14. 11.3. 0.054.
    16. 0.13 12.1. 0.058.
    17. 0.12 12.1. 0.057
    18 0.12 12.1. 0.057
    19. 0.11. 12.1. 0.058.
    20. 0.11. 12.1. 0.058.

    负载 无负载*
    输入电压 输入电流 输出电压 输出电流
    五 A 五 A
    6. 0.21. 12.2. 0
    7. 0.18. 12.2. 0
    8. 0.16. 12.2. 0
    9. 0.16. 12.2. 0
    10. 0.12 10.9. 0
    11. 0.12 11.3. 0
    12. 0.11. 12.1. 0
    13. 0.104. 12.2. 0
    14. 0.1. 12.2. 0
    15. 0.14. 12.2. 0
    16. 0.09. 12.1. 0
    17. 0.09. 12.1. 0
    18 0.09. 12.1. 0
    19. 0.09. 12.1. 0
    20. 0.09. 12.1. 0

    如果您有任何疑问、请告诉我、

    BTW：你在哪里？ 你是中国人吗？

    谢谢、此致、

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

    一个简短的问题。

     我正在使用建议的4层电路板绘制第4层电路板、看起来像第3层电路板(微型 DC/DC 电路板)。

    根据成本要求、我是否可以仅使用1盎司铜？

    这里是 PDF 格式的布局文件、您能帮我检查布局吗？

    顶层：布线和铜。

    第2层：GND

    第3层：输出电压(12V)

    底层：GND

    为了缩短总调试时间、我想让另一个 PCB 变得非常快、我可以在下周一个星期一之前进行测试。

    谢谢、致以诚挚的问候

    谢冰

    e2e.ti.com/.../040_2D00_000208_2D00_a00-rev-_2D00_-evc403_2D00_xx8.pdf

    e2e.ti.com/.../GWK1.pdf

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    必应、您好！

    原理图正常。 但我无法检查 PCB、因为它是黑色和白色的。  您可以将 PCB 布局转换为彩色布局吗？

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

     我随附了几种不同格式的 PCB 文件。

     请告诉我您是否可以打开它。

    如果可能、请告诉我哪种格式便于您阅读。

    我使用焊盘9.5来进行布局工作。

    谢谢、此致、

    Bing Xiee2e.ti.com/.../PCB-file-in-different-format.zip

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    你(们)好。

    忘记告诉大家、演示板在每层板中是一个4层1oz。

    布局请参见 attache2e.ti.com/.../022_2D00_000211-Rev-X1-Buckboost-pushpull-flyback-powersupply-demo-bd.pdf

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

     只需获取一些想法。

      我认为4层电路板的原因、重要的一点是 PCB 的阻抗。

    演示4层电路板采用典型结构、这意味着顶层和第二层之间只有5mil 2116/7628。

    产品板 I 制成的是2.4mm 6层均匀厚度的板结构、这意味着顶层和第二层之间存在17.523mil (2116+2116H+7628)、这增加了顶层和第二层之间的阻抗。

     对于这些高频开关功率器件、阻抗非常重要。

     这说明了为什么即使没有任何负载、2层1.6mm 板也无法正常工作。

    上述理解是否正确？

    谢谢、此致、

    谢冰

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    必应、您好！

    如果布局良好且没有损坏组件 ，则1.6mm 的板也应该正常。 我想知道是否有组件损坏？ 以及您是否 使用 高频电感器。 铁氧体电感器不适合这里。

    与您确认一点、我对 Vin、Vout 的理解是否与下图有关？

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

    首先、您对布局的理解是正确的。

    第2个。

      我今天刚刚发现了一些新东西、这让我相信顶层和第二层的间距是制造高频开关电源的关键点。

     在产品板中、有另一个基于 TPS62160的直流/直流转换器、用于将15V 转换为3V、这之前已经过测试和通过。

      现在有问题了

      a：大量无负载 Vout 纹波

     b：在245mA 负载下、它仍然输出4.95V、但电压降至3.14V @ 302mA。

       我在另一个板中有相同的原理图和布局、它是2.4mm 6层板、顶层和第二层之间只有7.337mil 的间距、直流/直流(tps62160)在该板上运行良好。(测试电流高达725mA、无压降)。

     因此、我认为顶层和第二层(GND)之间的间距对于该开关电源非常重要。

    我将布局修改为4层、将另一个已发布的 DC/DC 放在一起(TPS 62160)、目标是在12小时内发布电路板。

    如果您有任何疑问、请告诉我、

    谢谢、致以诚挚的问候。

    谢冰

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    必应、您好！

    电路似乎受到噪声信号的干扰、或者负载电流出现问题？ 您能否确认所有其他负载已完全移除、没有其他负载会消耗额外的电流？

    如果是由于噪声问题、那么您是否测试了 TPS55165-Q1的 SW1和 SW2波形、SW 波形是否稳定？ 看起来是什么样子、您可以使用400ns/div 或1us/div 来检查它。   请仔细检查 原优质演示板。 布局和每个功能电路的放置是否有任何差异？ 内层是否有一个完整的接地平面？  内层的整个不间断 GND 平面有助于将噪声与背面隔离。

    如果不是由于噪声原因、那么您是否与演示板相比更改了任何组件？  C11是否连接良好、它在哪里？ 它的大小是多少。 如果电路离 IC 太远或尺寸太小、导致有效电容很小、则电路无法正常工作。

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    您好、Helen、

     感谢你的帮助。

    我已经解决了这个问题。

    采用相同的布局、只需将层增加到4层(4层1oz PCB)、并将顶层和第二层之间的间距从大约17mil 减小到大约5mil、即可使芯片恢复正常工作。

    我认为这些芯片反馈外观的核心是独立性(TPS55165 TPS62160)

    再次感谢您的帮助。

    阀 Xie  

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    TI__Guru**** 2495085 points
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    必应、您好！

    感谢您的更新。 您的第二层是什么？它是一个完整的接地平面吗？

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 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。
    是的。
    第二层是完整的不间断 GND 平面。
    内核是指从 GND 平面到顶部布线的距离。
  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    谢谢必应。

    那么、TPS55165的背面是否有噪声电路？ 您是如何连接 Vo-sense 的、它是直接连接到 Vo 引脚的？ Vo_sense 很敏感。

  • 0
    TI__Guru**** 2495085 points
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    这是布局。 Vout 来自 mian 输出电容(10uF x 2)、具有0.1uF 去耦合电容、然后反馈到芯片。

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    TI__Guru**** 2495085 points
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    必应、您好！

    Vo_sense 器件的布局正常。 那么背面的迹线是什么？ 背面是否有任何噪声迹线？  TPS55165 EVM 板的顶层和第二层距离为15Mil、有3层 GND 覆铜平面。

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    第三个平面为 Vout、底部为空。
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    如果可能、建议您在第3层和第底层覆铜平面。
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    为什么要这么做？ 我的意思是，在第二层使用 GND 时，系统正在工作。 我错过了什么吗？
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    多层 GND 覆铜平面非常适合噪声敏感电路。 但是、无论如何、这要由您来决定、因为您的新电路板也能正常工作。