[参考译文] TPS546C20A：低频振荡和低频平坦环路增益

嘿 Kai、

似乎器件的反馈网络与一些低频噪声耦合、然后根据元件选择由控制信号放大。 您的布局在 IC 附近有一些高噪声线路吗？

谢谢。
卡勒布

你好、Caleb、  

感谢您的答复。 布局也是 我和 我的团队的怀疑之一、我正在积极地对其进行审查。 尽管如此、 我有三个 完全不同的 PCB、其布局采用了相同的原理图设计、并且此振荡  在两个较新的 PCB 之间是一致的、但在较旧的 PCB 上不一致。 在测试期间、转换器周围的所有其他电路都将离线、因此最可能的噪声源是电感器。 按照一般最佳实践、遥感线路埋在内部层中、并远离电感器。

PMBus 未 实现、并在此测试期间保持悬空。

如果您认为任何其他可能是原因的因素、请提供建议。 是否存在 影响内部线性稳压器或振荡器的情况？

嘿 Kai、

我能想到的另一点是 BP6、BP3、AVIN、PVIN 上滤波电容器的位置/电容值。 能否验证您是否拥有数据表中概述的正确电容、以及滤波电容器是否放置在与 IC 相同的层上并尽可能靠近器件？

谢谢。
卡勒布

BP6：数据表建议使用 2.2µF 和额外的100nF 到 PGND、 将 4.7µF 和0.1µF 施加到 PGND

BP3：数据表建议使用2.2µF 到 AGND、 将4.7µF 施加到 AGND

AVIN：数据表建议使用1µF 至 PGND、 将1µF 和0.1µF 施加到 PGND

PVIN： 将8x10µF Ω、1µF 和0.1µF 施加到 PGND

布局设计为尽可能靠近评估板。

我接下来要尝试的是：

• 重新接线到本地感测、绕过长遥感 布线
• 使用不同的 R 和 C 组合对补偿网络进行完全从头修改、以实现相同的环路增益
• 将我的原理图设计构建到评估板 TPS546C20AEVM1-746上以测试

嘿 Kai、

我认为这些都是有效的前进方式。 我将在星期一咨询工程师同事以了解更多想法。 一个问题是、噪声的频率是多少？ 噪声频率是变化还是恒定？

谢谢！
卡勒布

振荡似乎约为 10kHz 至12kHz、在所有补偿网络设置中保持一致

您好、Hoo、  

好的是、您拥有的电路板不存在此问题。 你知道它们之间的 Delta 吗？  

要查找的内容包括：  

1. 将信号元件放置在器件本地、并使其尽可能靠近所连接的引脚。  
2. 反馈网络应无噪声  
3. AGND 对于实现无噪声以及
4. COMP、如果有任何信号影响、它将使其不稳定  
5. 最小化 SW Nodre Pour,它是更大的,它需要。 尽可能减小在 PCB
8.  
9.  
10.   
11.   

尊敬的 Hoo、  

有关除布局之外所提供图的更多注释、抖动通常是 VOUT 和反馈网络上的振荡导致的。 由于存在该噪声、抖动可能是稳定性的副作用。  

需要进行许多进一步调整、该器件使用具有输入前馈的电压模式控制

从波特图可以看出、系统是稳定的、具有良好的相位和增益裕度。 我不知道10kHz 时会发生什么、我看到很多噪声测量结果。  

可以将波特图与没有问题的旧设计进行比较、如果10kHz 噪声消失、那么这可能会导致问题。  

谢谢！  

Tahar

感谢您发送编修。 以下是旧电路板与振荡新电路板并排显示的图。 原理图和 BOM 元件与案例1完全相同、唯一的例外是旧电路板堆叠了另一个 TPS546C20A 进行两相操作。

旧的	案例1

您好、Hoo、  

情况1上的负载阶跃与旧电路板非常不同、与在旧电路板上具有干净边缘的明显上升相比、是什么导致负载阶跃在升压(上升)期间出现曲线？  

器件看起来稳定、除了新电路板上的 VOUT 上出现振荡

在波特图上、是的、我可以看到一个差异、在10KHz 时、旧板没有太多的噪声。  

我们需要跟踪这个10kHz 噪声的来源、电路板中是否有任何以10kHz 开关频率或在该频率下产生谐波的东西？  

谢谢！  

Tahar

尊敬的 Tahar：

旧电路板使用不同的电子负载进行了测试、以生成负载阶跃。 对新电路板执行相同操作会导致以下结果：

振荡仍然存在、与负载阶跃清洁度无关。  

在测试期间、转换器周围的所有其他电路都处于离线状态。 电源转换器与其他电路完全隔离。  

• 输入：从 12V 主总线断开、并通过导线输出至外部电源  
• 输出：负载 BGA 器件从电路板上完全移除、只在背面留下旁路电容器  

该电路已在不同的实验室工作台、不同的仪器、不同的位置进行了测试、但表现出相同的振荡、因此振荡不太可能来自外部源。  唯一 可能的噪声源是转换器本身的电感器、但遥感布线埋在内部层中、并远离电感器。

更新了：我使用新的 R 和 C 对整个补偿网络设计进行了检修。10kHz-15kHz 振荡仍然存在。

案例5：中等带宽、 低抖动、还有  低频振荡

您好、Hoo、  

感谢您参考图表、如果您忽略10kHz 提及次数、系统看起来会很稳定。 器件能够很好地恢复负载阶跃。 该引文在我看来 是耦合到它中的噪声。   

1. 调查 SW 噪声：您能否在1us 到10us 的时间范围内捕捉类似的内容？ 这张图片是在一个2相 EVM 上拍摄的。 我想了解这与 SW 节点有何关系、以及这有多大的不同步。 我不知道这只是电压纹波、是由于器件的开关而预期的、还是与 SW 不同步。    

2、调查耦合到 SNSE 引脚中的噪声：现在、如果这个噪声与 SW 无关、那么它与它不同步、 您能不能看是否能在 IC 附近的 RSP 和 RSN 上进行测量、并将其与相对于 AGND 的传感位置的测量结果进行比较(以了解清理遥感 Kevin 的效果。 进行此测量的原因是查看感测引脚上的噪声、该噪声可能会影响如下所示的斜坡。 您在上一篇文章中发送给我的抖动看起来没有那么糟糕。  但它可能是进入该遥感布线的噪声。 通常、要解决恢复问题 、您可以  在 RSP 和 RSN 引脚之间添加约(1nF 电容器)的耦合电容器、以提高抗噪性能。 您可以尝试这样做、看看会有所不同。  

3.检查 AGND 与 PGND 之间的关系，它们可能会在10kHz 频率下反弹。 AGND 需要干净且无噪声、布局连接如下所示。  

谢谢  

Tahar

尊敬的 Tahar：

我从上面所示的案例5设计中获取了一些示波器捕获。 由于20mV/div 刻度与上面10mV/div 的刻度、这里的振荡较小。 除您之前的要点外、还会继续查看布局。  

空载	18A 负载

占空比变化

最低 占空比	最高 占空比

您好、Hoo、  

谢谢图表、这有助于、因为 os引文 看起来与 SW 节点不同步。 电压纹波在我们的预期范围内。 在这方面我们很好。  

现在、在 RSP 图中、您是测量 IC 还是遥感位置的 NEAT？ 最好同时查看两者、以查看是否存在延迟。  

在 RSP 和 RSN 引脚之间添加~1nF 电容器的体验如何？ 如果可能、最好进行调查。  

谢谢！  

Tahar

尊敬的 Tahar：

因亚洲地区春节而出现的反应较慢，对此深表歉意。

对于 RSP 和 DIFFO、探头最靠近 IC、就在外露元件焊盘或测试点附近、如照片所示。

我已将遥感网络更换为20Ω 和1nF、如下所示：

以下是示波器捕获、不幸的是仍然可以观察到振荡：

SW、RSP、DIFFO：最接近 IC

VOUT：遥感位置、在去耦 MLCC 顶部探测

RSP 和 DIFFO 上的振铃相当大、这是正常观察到的吗？ 是否应期望其与遥感位置上的 VOUT 类似？

您好、Hoo、  

SNS 引脚可以看到引文、并且与 VOUT 完全同相。 是他告诉我这是噪声 耦合。   

除了我在之前的文章中提供的布局技巧外、请考虑 查看布局上的电源返回环路、可能减少该环路有助于减少这种耦合。  

谢谢！

Tahar

尊敬的 Tahar：  

在布局建议中得到了充分注意、将会对其进行全面审查、但我们只能在下一次 PCB 修订时看到新结果。

我在 TPS546C20AEVM1-746两个独立单相评估模块中构建了设计 、并进行了一些测量。

[已解决]问题 1：  低频区域的平坦环路增益已经变成-20dB/十倍频程的斜率、正确如预期。 使用评估板上的测试点表明、信号注入线可能会引入阻抗、导致环路增益图失真。  当探头和信号注入线显著缩短时、我的原型 PCB 中的此问题已得到修复。 现在可以获取正确的环路增益测量值。

问题2：  评估板中也存在小振荡。 在 DIFFO 引脚上也可以观察到类似的振铃。 这 表明 、PCB 布局是影响因素、而 不是补偿设计。 尽管如此、  由于电源的调节能力不会受到影响、因此这可能完全不是一个问题。 唯一的缺点是、需要分配额外的容差 来解决低频纹波。  

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与上面的案例3比较

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与上面的案例5比较

您好、Hoo、

很高兴看到问题1得到解决。  

对于问题2、您是否在 TI EVM 上看到与电路板相同的内容？ 因为这可能会导致布局成为问题。  

默认 EVM 测量的是什么？   12 VIN、输出电压为0.9V。 你看到同样的事情吗？ 我提出这个问题的原因，可能是我们需要在立法会方面作出一些改变，以找到一个甜蜜的地方。 我同意您的看法、认为这看起来是低频率、与基于波特图和瞬态的稳定性无关、但会影响准确度。  

谢谢  

Tahar

尊敬的 Hoo、  

看起来存在谐振点。  改变 远离 谐振点的频率后、环路和器件能够正常运行并校正。  这是一个很好的观察结果。 10K 振荡在噪声频率下非常明显。  它会影响  环路、器件无法与其良好协作并进行校正。 在该频率下、该器件看起来根本不不稳定。 但是,如果你想有更好的调节,如你之前提到的,你可以改变频率正如你已经证明。

谢谢！  

Tahar

尊敬的 Tahar：

感谢您的持续支持。 我们将通过在600kHz 的更高开关频率下进行设计来向前推进。 尽管如此、如果 TI 能提供有关该振荡的根本原因的更多见解将是很好的、这样在将来、我们可能会做出明智的决定、在使用 TPS546C20A 时避免使用500kHz。  

您好、Hoo、  

因为这在 EVM 上显示、它与布局没有太大关系。  

我在波特图上观察到的另一个现象是、在较低频率下、增益为~20dB、而在频率<2KHz 时、该增益通常会更高一点、达到大约40至60dB。 参见 BLOW 典型的碎渣是什么样子,如下所示。  

谢谢  

Tahar

尊敬的 Tahar：  

您提到的波特图是问题1、它 与测量设置相关、尤其是用于注入和示波器的探头和电线的长度。

评估板 TPS546C20AEVM1-746 (无电线、直接探头)	原型   (短个别信号线)	原型 (信号长绞线！)

谢谢！

您好、Hoo、

合理的做法是 、导线越长、注入的信号就会衰减。   

谢谢！

Tahar