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[参考译文] TPS536C7:多相导通时间重叠

Guru**** 1123880 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。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1304294/tps536c7-multiple-phases-on-time-overlap

器件型号:TPS536C7

您好!

目前、我们在 MOSFET 的控制方面正面临一种奇怪的行为。
有时、2个或多个相位会在相当长的时间内重叠。

它们不是同时发射的,而是非常接近彼此,因此重叠。

下面是 Vout 设置为1V 的示例 :

C1:输出电压(同轴电缆+ 10uF)

C2: APWM1 (探头 x10 500 MHz)

C3: APWM2 (探头 x10 500 MHz)

C4:输出电压 (探头 x10 500 MHz)

当增加电压输出时、这种行为发生的越来越频繁。
以下是 Vout = 1.5V 的示例 :

C1:输出电压(同轴电缆+ 10uF)

C2: APWM1 (探头 x10 500 MHz)

C3: APWM2 (探头 x10 500 MHz)

C4:输出电压 (探头 x10 500 MHz)

通过增加 ACLL、我们能够减少这种行为的发生。

Question:

  • 这是正常行为吗(我假设不是)?
  • 这可能是由于 MOSFET 的电流检测噪声引起的吗?
  • 这可能是由于控制环路参数错误造成的吗?

我们的设置:

  • V_IN:12V  
  • 1通道12相  
  • FREQUENCY_SWITCH:500kHz
  • 所有相位 FCCM
  • 空载

如果需要、我可以共享所有寄存器的完整转储。

谢谢。

此致、

埃利奥特·亨泰

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    您好!
    这确实是环路不稳定(相位裕度差)。 您能否共享配置文件、以及 COUT 和 LOUT。  

    此致

    瓦萨夫  

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    您好!

    为了解决这种不稳定性问题、我们有以下选项。

    1.增加斜坡高度

    2.增加 ACLL

    3.移除/减少反馈旁路电容器

    4.降低交流增益

    5.使用国际娱乐 时间常数。  

    此致

    瓦萨夫  

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    您好、Vasav、

    总 Cout 为22.03mF。

    每个 MOSFET 都具有150nH 的电感器。


    所有寄存器的转储如下:

    命令地址 命令名称 寄存器值(十六进制) 寄存器值(线性)
    0x0 第页 0xFF 0xFF
    0x1 运行 0x80 0x80
    0x2 ON_OFF_CONFIG 0x16 0x16
    0x4 相位 0xFF 0xFF
    0x19 功能 0xd0 0xd0
    0x20 VOUT_MODE 0x16 0x16
    0x21 输出电压命令 0x600 1.5
    0x22 输出电压_修整 0x0 0.0
    0x24 VOUT_MAX 0x800 2.0
    0x25 VOUT_MARGIN_HIGH 0x0 0.0
    0x26 输出电压_裕量_低电平 0x0 0.0
    0x27 输出电压转换率 0xe005 0.3125
    0x28 输出压降 0xc800 0.0
    0x29 输出电压_比例_循环 0xe808 1.0
    0x2b 最小输出电压 0x0 0
    0x33 频率开关 0x1F4 500
    0x34 电源模式 0x3 0x3
    0x35 VIN_ON 0xf02c 11.0
    0x36 VIN_OFF 0xf028 10.0
    0x38 IOUT_CAL_GAIN 0xca80 5.0
    0x39 IOUT_CAL_OFFSET 0xb800 0.0
    0x40 VOUT_OV_FAULT_LIMIT 0x6e5 1.7236228125
    0x41 VOUT_OV_FAULT_RESPONSE 0x80 0x80
    0x42 VOUT_OV_WARN_LIMIT 0x628 1.5390625
    0x43 VOUT_UV_WARN_LIMIT 0x5be 1.435546875
    0x44 VOUT_UV_FAULT_LIMIT 0x51a 1.275390625
    0x45 VOUT_UV_FAULT_RESPONSE 0x40 0x40
    0x46 IOUT_OC_FAULT_LIMIT 0x168 360
    0x47 IOUT_OC_FAULT_RESPONSE 0xc0 0xc0
    0x4a IOUT_OC_WARN_LIMIT 0x23 35
    0x4f OT_FAULT_LIMIT 0x6e 110
    0x50 OT_FAULT_RESPONSE 0x80 0x80
    0x51 OT_WARN_LIMIT 0x5a 90
    0x55 VIN_OV_FAULT_LIMIT 0xe 14
    0x56 VIN_OV_FAULT_RESPONSE 0x80 0x80
    0x57 VIN_OV_WARN_LIMIT 0xd 13
    0x58 VIN_UV_WARN_LIMIT 0xf02c 11.0
    0x59 VIN_UV_FAULT_LIMIT 0xf028 10.0
    0x5a VIN_UV_FAULT_RESPONSE 0x80 0x80
    0x5b IIN_OC_FAULT_LIMIT 0x34 52
    0x5c IIN_OC_FAULT_RESPONSE 0xc0 0xc0
    0x5d IIN_OC_WARN_LIMIT 0x2C 44
    0x60 TON_DELAY 0xF800 0.0
    0x61 TON_RISE 0xf07f 31.75
    0x62 TON_MAX_FAULT_LIMIT 0xF000 0.0
    0x63 TON_MAX_FAULT_RESPONSE 0x80 0x80
    0x64 TOFF_DELAY 0xF800 0.0
    0x65 TOFF_FALL 0xf07f 31.75
    0x6b PIN_OP_WARN_LIMIT 0x928 592
    0x78 状态字节 0x41 0x41
    0x79 状态字 0x8a41 0x8a41
    0x7a STATUS_VOUT 0x40 0x40
    0x7B 状态_IOUT 0x0 0x0
    0x7c 状态输入 0x0 0x0
    0x7d 状态温度 0x0 0x0
    0x7E 状态_ CML 0x0 0x0
    0x7f 状态及其他 0x1 0x1
    0x80 STATUS_MFR_SPECIFIC 0x0 0x0
    0x88 读 VIN 0xd300 12.0
    0x89 READ_IIN 0x95c0 -0.03515625
    0x8b 读_VOUT 0x67 0.1005859375
    0x8c 读_IOUT 0xb5c0 -0.5625
    0x8d 读取_温度_1 0xdb30 25.5
    0x8E 读取_温度_2 0xdb30 25.5
    0x96 读输出 0x944d -0.05780029688
    0x97 READ_PIN 0xb5c0 -0.5625
    0x98 PMBusTM_修订版 0x33 0x33
    0x99 MFR_ID 0x2 0x2
    0x9a MFR_模型 0x0 0x0
    0x9b MFR_修订版本 0x0 0x0
    0x9d MFR_日期 0x0 0x0
    0xad IC_器件_ID 0x706c534954L 0x706c534954L
    0xae IC_器件_REV 0x500 0x500
    0xb1 补偿配置 0xc800d00d730ed000L 0xc800d00d730ed000L
    0xb2 非线性配置 0x66f1a31 0x66f1a31
    0xb3 相位配置 0x8b0b8a0a8909880887078606850584048303820281018000L 0x8b0b8a0a8909880887078606850584048303820281018000L
    0xb4 DVID_CONFIG 0x8086003 0x8086003
    0xb7 相位深度配置 0x5555552500000000008035L 0x5555552500000000008035L
    0xb8 AVSBUS_CONFIG 0x4 0x4
    0xba ISHARE_CONFIG 0x4 0x4
    0xbb MFR_PROTECTION_CONFIG 0x420200008f8cL 0x420200008f8cL
    0xbd MFR_CALIBRATION_CONFIG 0x5000000088L 0x5000000088L
    0xcd 多功能 PIN_CONFIG_1 0x0 0x0
    0xce 多功能 PIN_CONFIG_2 0x3848787ffffffffffffffff2f00130000130000840c22ee00000010140bL 0x3848787ffffffffffffffff2f00130000130000840c22ee00000010140bL
    0xCF SMBALERT_MASK_EXTENDED 0x0 0x0
    0xD1 READ_VOUT_MIN_MAX 0xbb00 0xbb00
    0xd2 READ_IOUT_MINMAX 0x7bff7c00 0x7bff7c00
    0xd3 读取_温度_最小_最大 0xeda8db71L 0xeda8db71L
    0xd4 READ_MFR_VOUT 0x9b93 0.111694335938
    0xd5 READ_VIN_MIN_MAX 0x7bffd30b 0x7bffd30b
    0xd6 READ_IIN_MIN_MAX 0x7bff7c00 0x7bff7c00
    0xd7 READ_PIN_MIN_MAX 0x7bff7c00 0x7bff7c00
    0xd8 READ_POUT_MIN_MAX 0x7bff7c00 0x7bff7c00
    0xda 全部读取 0xb5c09cf4db309500d300b4a09b9dL 0xb5c09cf4db309500d300b4a09b9dL
    0xdb 状态_所有 0x2000000000000010140000000409a43L 0x2000000000000010140000000409a43L
    0xdc 状态阶段 0x6500 0x6500
    0xDD 状态扩展 0x2000000000000L 0x2000000000000L
    0xe0 AVSBUS_LOG 0x0 0x0
    0xe3 VR_故障_配置 0xF 0xF
    0xe4 SYNC_CONFIG 0xa0a1200 0xa0a1200
    0xED 其他选项 0x60000010 0x60000010
    0xee 引脚检测改写 0x13 0x13
    0xef 从地址 0x58 0x58
    0xf0 NVM_校验和 0xbd5 0xbd5

    此致、

    埃利奥特

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    尊敬的 Eliot:

    TI FUSION GUI 可以直接提供配置文件。 您能分享一下吗?  

    此致

    瓦萨夫  

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    您好、Vasav、


    遗憾的是、我们不使用 TI FUSION GUI、我们已开发定制驱动程序。
    如果您共享一个配置文件示例、我可以尝试根据配置文件的布局调整转储。

    此致、

    埃利奥特

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    尊敬的 Eliot:
    您是否可以将其下载 到 https://www.ti.com/tool/FUSION_DIGITAL_POWER_DESIGNER 、然后共享配置文件。  

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    您好、Vasav、


    我们正在使用 FPGA 来驱动 TPS。
    我不知道如何制作 FUSION_DIGITAL_POWER_DESIGNER、请阅读我们设计中的 TPS 寄存器。

    此致、

    埃利奥特

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    尊敬的 Eliot:

    这是使用 TI Fusion GUI 调整控制器的一般做法。 需要使用 GUI 的原因是、对于给定的循环参数、器件在获取代码时容易出错。 因此、TI 建议使用 GUI。 要使用此 GUI、我们需要一个 PMBus 软件狗。 TI 软件狗是 https://www.ti.com/tool/USB-TO-GPIO2 。  

    此致

    瓦萨夫  

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    由于不活动而关闭线程。 如果您还有其他问题、可以随时重新打开该主题。  

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    您好、Vasav、

    我们正在尝试导出配置文件、但我们正在使用的 TI FUSION GUI 的文件菜单与您共享的屏幕截图不同:

    我们需要做的是"导出到 MFR 脚本"吗?

    以下是我们使用的 Fusion Digital Power Designer 版本:

    谢谢。

    此致、

    埃利奥特

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    请点击"单击以配置设备"、这将打开另一个窗口。 在新窗口中、您将在文件菜单栏的

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    您好、Vasav、

    我们最终使用 Fusion Digital 软件成功地转储 TPS 的所有寄存器。

    查找以下文件:

    e2e.ti.com/.../TPS536C7-5.0-Address-88-Text_5F00_DPS0001D1.csv

    谢谢。

    此致、

    埃利奥特

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    您好

    Vasav 周一将提供帮助、因为他的基地设在印度

    此致

    颐和

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    这是。 文本文件。  

    很遗憾、我无法以离线模式加载此文件。 您在.xml 中提供的 CN (项目)  

    此致

    瓦萨夫  

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    您好、Vasav、

    请在下方找到.xml:

    e2e.ti.com/.../TPS536C7-5.0-Address-88-Project-File-2.xml

    谢谢。

    此致、

    埃利奥特

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    感谢 Eliot、

    中看到的交流负载线电压非常低。 请将其升高。 在第一次尝试中、可以选择1。  

    此致

    瓦萨夫  

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    您好、Vasav、

    我们试图增加 ACLL、但它确实将调节环路稳定到了某个点。
    我们发现最佳 ACLL 为1.4375m Ω、但即使在该设置下、我们也仍然观察到一些重叠。
    在1.1V 下、没有重叠、但在上方、我们有一些小的重叠(~5ns )、如下图所示:


    这种重叠仍然是一个问题吗?
    可接受的最大重叠范围是多少?

    此外、我们尝试了不同的 ACLL 设置、在1.6V 时为0.5至8m Ω。
    我们观察到、我们有一个介于1.3m 至2m Ω 的区域、在该区域内重叠减少了、但重叠增加到了超过2m Ω。
    这是预期吗?

    在将 ACLL 从0.5更改为8m Ω 的同时、我们尝试通过以下结果来修改其他 COMPENSATION_CONFIG 设置:

    • INT_TC:
      • 1us 至16us =>没有改进
    • INT_GAIN:
      • 0.5至2 =>没有改进
    • AC_GAIN:
      • 0.5 =>在 ACLL 的整个范围内有更好的效果、但最小的重叠量为30ns
      • 1 => ACLL 的最佳结果在1.3m 和2m Ω 之间
      • 1.5和2 =>最坏

    我们没有更改斜坡、因为它已经处于最大值。
    以上所有测量都是在没有任何负载的情况下完成的。

    可以修改 TPS 的其他哪些设置来减少此重叠问题?

    此外,我们还想知道这种重叠的后果是什么?
    它是否会缩短 MOSFET 的预期寿命?
    它会降低产量吗?
    它是否会导致故障报警?

    谢谢。

    此致、

    埃利奥特

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    "我不会骗你的。"  

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    尊敬的 Eliot:  

    您使用12个相位和频率。 为500kHz (Tsw = 2us)。 对于这种情况、理想情况下、如果 ton < TSW/相位数、就不会出现重叠。 => ton< 2us/12 = 167ns。  

    这一吨对应于 VOUT = VIN*TON/TSW = 1.002V。  

    因此,VOUT >1V 的重叠非常明显。 但是、在配置文件中启用了 DPS。 因此、根据负载、活动相位数可能较低、上述计算会相应地发生变化。  

    此致

    瓦萨夫  

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    您好、Vasav、

    感谢您的讲解、它对我们有很大帮助。
    如果我说对于给定的相位数、有理论上的最大电压输出、这是正确的吗?
    下表是否正确?

    NB 相位

    最大输出电压(V)

    1

    5、50

    2

    5、50

    3

    4、00

    4

    3、00

    5

    2,40

    6

    2、00

    7

    1、71

    8

    1、50

    9

    1、33

    10

    1、20

    11

    1、09

    12

    1、00

    我们的确将相位数从12个减少了10个而 不是12个、并且我们能够在没有任何重叠的情况下升至2V。
    尽管我们不尊重 TON < TSW/相位数,但使用此设置操作 TPS 是安全的吗?

    此外、我们希望了解重叠可能导致的问题:
    它是否会缩短 MOSFET 的预期寿命?
    它会降低产量吗?
    它是否会导致故障报警?

    谢谢。

    此致、

    埃利奥特

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    尊敬的 Eliot:

    我的计算刚才提到了 VOUT、相位数及其重叠之间的关系。 但正因如此、即使 TON 重叠在一起、我们也没有任何问题 。 增加相位计数的主要目的是减小功率级中的电流。  

    此致

    瓦萨夫  

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    您好、Vasav、
    我有点困惑。
    在我们之前的讨论中、您曾解释过重叠是由于循环不稳定造成的。
    这种循环不稳定需要得到修复、对吧?


    我们遇到了 TPS 报告的一些过压故障、重叠问题是否可能是过压故障的根本原因?

    谢谢。

    此致、

    埃利奥特

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    您好

    这是印度假期和 Vasav 将回到你下星期一。

    此致

    颐和

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    尊敬的 Eliot:

    我的注释"环路不稳定"基于 VOUT 波形、而不是基于软件重叠基本模式。  

    仅供参考:循环不稳定不是由重叠决定的。  

    此致

    瓦萨夫  

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    您好、Vasav、
    感谢各位的澄清,我现在明白,重叠的问题不是问题,也不能造成任何不稳定。

    此外、您能解释一下、看看我们的 Vout 波形、您是如何注意到一种不稳定性的?
    是因为振幅?

    谢谢。

    此致、

    埃利奥特

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    尊敬的 Eliot:

    我们会看到 VOUT 在固定频率下持续振荡。 这是不稳定性的迹象。

    此致

    瓦萨夫  

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    您好、Vasav、

    感谢您的澄清。

    在对控制环路进行一些调整后、我们得到以下"稳定"波形(1.6V @ 500A):

    C1:输出电压

    C4:12V 输入电压

    以下是我们的不同设置:

    NB 活动阶段 10
    ACLL 1.9688m Ω
    DCM_INT_TC 8us
    DYN_INT_TC 4 μ s
    内部温度系数 1 μ s
    斜坡 360毫伏
    INT_GAIN 2.0 V/V
    交流增益 1.0 V/V
    VDIN 60毫伏
    GINT 1个

    这些振荡是否可以接受?
    如果不是,我们还应该调整哪些参数来消除这种振荡?

    谢谢。

    此致、

    埃利奥特

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    您好

    Vasav 正在旅行、下周回来时会回复您。

    此致

    颐和

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    尊敬的 Eliot:

    这可能是另一个需要关注的问题。 您能为此开始一个新的 E2E 主题、并将其分配给我吗?  

    可以快速回答您的问题。  
    1. Pk 至 Pk 纹波为16mV。 这似乎没问题。

    2.频率 振荡的值是~ 3MHz——我很想知道为什么它会存在。

    3.要检查稳定性,我们可以看到 Fsw 抖动。 请测量这个。  

    最后评论--请开始另一个主题。  

    此致

    瓦萨夫