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[参考译文] WEBENCH®︎工具/TPS54561:可能存在浪涌电流或输出电流过载问题,测试结果不一致

Guru**** 1640390 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS2511
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/720882/webench-tools-tps54561-possible-inrush-current-or-output-current-overdraw-issues-inconsistent-test-results

器件型号:TPS54561
主题中讨论的其他器件:TPS2511

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

我使用 WEBENCH 为降压转换器 TPS54561DPRR 芯片生成设计、下面随附了我的设计的完整原理图。  我在原理图中与 WEBENCH 设计有两个偏差、即输出端的二极管 STPS5L60U 和电感器 SDR1307-150ml。 对于二极管、它不是处理20A、而是只处理5A 最大值、我决定这样做是因为我的 USB 端口上总共只消耗4A 电流、而电路中的其他负载则消耗不到1安的电流。  至于电感器、我一直坚持使用150ml 版本、而不是 WEBENCH 设计建议的100ml、因为我已经购买了它们、它们具有相同的封装尺寸、我认为它们足够兼容、不会产生任何影响。

问题是、我已经组装了该 PCB 的3个副本、但仍然有问题、我想确保它不是我不理解的设计。  话虽如此、其中一个电路板的功能完全符合预期、但第二天我再次尝试测试时未能继续工作。

下面是我看到的问题列表:

  • 当我将37V 锂聚合物电池组连接到 Box+和 BMS_P-端子(降压转换器的输入端)时、走线会在降压转换器的输入引脚弹出、因此走线会与电路板分离、并且会油炸降压转换器芯片。  这会导致我认为存在某种浪涌电流问题?
  • 在 TTP_5V 处使用探针、降压转换器的大容量输出电容器的输出在2.2V 至3.3V 之间波动、因此输出不稳定、因此在损坏后、虽然未短接、但其行为不符合预期?
  • 降压转换器的输出端和接地端之间发生短路、在完全损坏后、没有出现任何波形?
  • 当降压转换器的输出为预期的稳定5V 时、TPS2511 USB 稳压器的输出不会维持5V、因此我施加到它们上的负载(最大消耗1.6A 的 USB 自行车灯)不会开启。  正如我看到的、这是降压转换器的一个单独问题、但降压转换器电流输出可能有问题?  
  • 当降压转换器的输出为预期的稳定5V 时、SN74LVC 与非门不会开关 USB 稳压器、开关 LED 也不会亮起。  发生这种情况时、我还看到 TP_GATE 与接地之间发生短路、因此这会指示油炸 NAND 芯片、因此我也尝试了更换它们、但也没有任何变化。

总之、我看到的结果非常不一致、我对我的拾取+放置、回流和测试设置过程充满信心。  我在其中一个板上使用了所有新的组件、但它无法正常工作。  但是、我在电路板上使用了一些实际正常工作的旧组件。  我用铁和热气枪焊接东西、通常是 300摄氏度、有时是350摄氏度、但过去我没有过热和损坏类似组件的问题。

感谢您的帮助!

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    Fedor、

    在我看来、这听起来像是一个热插拔过压问题。 在电池热插拔期间、使用示波器检查 VIN 引脚。 VIN 过冲是否高于65V? 如果是、则部件将损坏、这可能会解释您的其他问题。

    如果我们需要进一步分析、请也分享布局。

    Sam
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    Sam、

    我连接了示波器、没有看到任何高于65V 的电压。  我使用了一个电源、在10-30V 输入范围内改变它、它一直在逐渐增加到设定的电压。  今天我换了几次降压转换器和 NAND 芯片、实际上在30V 电压下工作短暂、但随后输出从5V 下降到100mV、电源显示短路。

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    Fedor、

    可以改进布局的电源部分。 当 SW 变为高电平时、电流必须经过一条细迹线到达 L、然后从 L 通过一条细迹线到达 C6、然后通过散热器返回 GND、再通过散热器到达 IC 的散热焊盘。 这些细布线/长环路会增加环路中的寄生电感。

    这让我相信开关节点上会有很多振铃/过冲。 请检查此节点、查看其是否超出数据表中的绝对最大值。

    Sam