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[参考译文] TPS546D24A:噪声很大的 VR、需要验证设计和硬件/软件配置

Guru**** 1832870 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS546D24A
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/1305420/tps546d24a-noisy-vr-need-to-verify-design-and-hw-sw-configuration

器件型号:TPS546D24A

我们最近的设计具有主要 VR:TPS546D24ARVF、Vin=5V、Vout=0.295V、nom (最大电流为40A)。

问题说明:

VR 噪声非常大、并且噪声泄漏到时钟中。

高级请求:

电源设计简单明了、不应出现这些问题。 我们在 Webench 中实施了设计并完全遵循设计建议。 因此、在我研究设计改进(例如布局)之前、我想验证基本的硬件/软件配置。 (有时它是一个愚蠢的错误或错误导致一切无法正常工作!)

具体请求:

(1)检查 Webench 建议中的错误、包括无源值、电阻设置等。 我上传了 Webench pdf、

(2)配置文件与默认设置? 我们无法通过 TI Fusion GPIO/I2C 软件狗进行连接、因此我们一直使用 Raspberry Pi 通过 I2C 进行基本配置。 我们当前的方法假设配置默认值在电阻器设置适当的情况下(例如 MSEL、VSEL、ADRSEL)是"正常"的。 例如、默认频率为550kHz (从 I2C 读取)、这与 Webench 匹配、因此默认为 OK。 我的一个问题是、在 Fusion 提供配置文件时可能会进行一些设置、但由于我们使用 RPi、因此我们不会提供这些设置、无论它们是"隐藏"设置、还是最后我们只是错过了这些设置。

(3)噪声泄漏发生在 UART 时钟的~3MHz 和20 -40MHz 的 PLL REFCLK 上。

我尚未对噪声进行深入的定性分析、但它显示在时钟(550kHz)的示波器捕获中、UART 在 VR 开关下不起作用(即使在轻负载下)。 我们使电路板运行的权变措施是使用外部 EVM (我们拥有采用 TPS546D24A 和 TPS546B24A-2PH 的系统)。

提前感谢您的帮助!

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    e2e.ti.com/.../WBDesign5V_2D00_40A.pdf

    我的初始上载尝试似乎失败了。 这是我们用于该设计的 Webench。

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    您好、Tom、

    通常、噪声问题可能是由非理想布局引起的。 您能否共享 TPS546D24A 的布局?

    如何测量噪声? 您的示波器探头是否具有可能拾取开关噪声的长 GND 引线?  

    5V 输入电压由什么供电、供电距离有多远? 您可以考虑再增加1-2x47uF 输入电容来减少 VIN 纹波。

    谢谢。

    约瑟夫

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    您好、

    感谢您的答复、尽管您没有回答我关于 Webench 电路或配置文件(1)或(2)的问题。 您能尝试一下并解决这些问题吗?

    我无法分享完整的设计、因为这是一个公共论坛、尽管输入和输出功率级非常标准。 下面是一些显示基本设计的屏幕截图。 同样、我们在原理图中遵循 Webench。

    我如何测量噪声? 我在 SE 时钟线上使用 Siglent 示波器、其中的 GND 探头从探头连接到附近的 GND 位置。 这是我们在当前设置中能做到的最好的。 是的、诚然、我在探测时拾取了一些开关噪声、我可以看到噪声振幅随我保持探头的方式以及我选择的接地点而变化。 不过、我确信在使用板载 TPS 时、仍然会有噪声在没有探针干扰的情况下泄漏到时钟信号、因为我的时钟运行状况不佳(例如 UART 不起作用)、但只要我使用外部 TPS-EVM 为 VDD 电源轨供电、UART 就可以正常工作。

    5V 输入来自一个距离1.5英寸以内的香蕉连接器(整个板在6英寸方形以下)。

    谢谢。

    汤姆

    PS -我们将构建此电路板的新版本、这款电路板的成功有赖 TI 的一些意见。 如果 E2E 不足以解决我的问题、我们来尝试安排另一种支持方式。 非常感谢。

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    您好、Tom、

    约瑟夫会在新年假期后回复你。

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    在进一步的审查,我刚刚注意到这条消息在 Webench 关于"设计错误消息"-"所选提高效率设置没有给出所需的 ILOOP。"

    请确认这是否与我们当前的问题相关、如果相关、请确认如何解决。

    谢谢。

    汤姆

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    您好、Tom、

    对于您最初提出的问题:

    1) 1)由于您的设计使用0.3V 的输出电压、配置此输出电压的唯一方法是在器件通电后通过 PMBus (您不能通过引脚搭接选择0.3V)。 Webench 建议的值假定您主要使用 PMBus 配置器件(使用 Fusion GUI 或命令行工具)。 因此、Webench 建议的引脚捆绑值似乎会为您带来不正确的设置。

    用于 MSEL1的电阻器选择了325kHz Fsw 和 COMP# 5、这不是您所期望的。

    器件默认使用引脚搭接、因此在初始启动时、它将使用引脚搭接配置。 首次启动后、您可以根据不同参数禁用引脚搭接以获得所需配置、在这种配置中、您可以将值存储到器件的 NVM 中并使用它们来代替引脚搭接值。

    数据表指定了一个称为 PIN_DETECT_OVERRIDE 的寄存器、它允许您为 VSEL、MSEL1、MSEL2和 ADRSEL 选择的主要参数选择 pinstrap 配置与 NVM 存储值。  

    在使用 PMBus 设置所有值和配置后、您必须确保存储到 NVM、以便器件将在下电上电后保留所做的更改。 通过这种方式、器件将以您所需的配置启动。

    如果配置更简单、我很乐意设置一个呼叫来帮助您完成此配置。

    谢谢。

    约瑟夫

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    您好、Joseph:

    感谢您的答复。

    我们知道要求使用 PMBus、因为默认 Vout (根据 Webench 配置引脚搭接设置)为~1.2V。 配置后、我们将获得所需的300mV Vout。 我们可以根据需要通过 PMBus 读取/写入电压/FSW。 使用与 PMBus 主机相同的 RPi 在板载 VR 和 EVM 上确认了这一点。

    附带问题:如果我们通过 PMBus 更改电压和/或 FSW、是否所有调优参数(即补偿值)都已根据需要自动更改? 这对我们来说至关重要、因为我们选择了能够动态更改和调节输出电压的 VR。 我的高层次假设是、如果我们告诉 VR 改变电压并符合要求、它就应该"知道"相应的补偿值并自行调整、从而处理优化调节的细节。

    我正在与我的固件工程师核实他当前从 RPi 发送的配置值。 同时、您能否建议我们应通过 PMBus 为我们的应用发送的正确值? 我将再次尝试电子表格工具、但发现它有点令人困惑。 (为清楚起见、这是我使用的电子表格: www.ti.com/.../SLUC686)

    最后、一些反馈... 如果我正确理解了您的回答、则表明您确认 Webench 建议对输出电压为300mV 的应用无效。 建议包括"操作值"表、其中一些值不正确(例如第25行。 CPI 32.0 pF 可能不正确)。 同样、我不知道我们输入了什么值、但我们的 FW 工程师遵循了 Webench。 因此反馈就是这样: Webench 应提供正确和完整的建议,以匹配 VR 的功能。 如果 VR 的范围下降到300mV、该工具为什么不满足此要求? 更糟糕的是,它提供了错误的信息! 总之、Webench 建议中存在与引脚搭接(硬件电阻器)和 PMBus 工作值相关的错误。 我仍在等待 TI 确认 Webench 建议的其余内容是否正确。


    谢谢。

    汤姆

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    您好、Tom、

    您需要使用的电子表格位于此处: SLURB01计算工具| TI.com

    补偿值不会自动调整为输出电压的正确值。 这就是我链接的设计计算器的用途。 我可以帮助指导您完成薪酬选择过程。  

    您能否首先在计算器中填入您的关键设计参数(应该是第一个工作表/页、还有一个带引脚的工作表/页)?

    不正确的引脚 Strap 配置值是 WEBENCH 模型中的一个错误、我将会请求它予以修复。

    谢谢。

    约瑟夫

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    您好、Tom、

    我查看了 WEBENCH 设计的其余部分、看起来唯一受影响的项目是 MSEL1电阻器。 除了 VSEL 选择1.2V (您必须始终通过 PMBus 更改它)之外、MSEL2正确(独立器件)、而 ADRSEL 正确选择地址36d。

    您应通过 PMBus 更改的主要参数是 FSW (更改为550kHz (并存储到 NVM 中)和补偿。 对于补偿、我们需要使用上面的 SLURB01设计计算器 I 链接(填写并返回给我)、然后我们可以正确地对补偿进行编程。

    我在布局上看到的一个主要问题是、几乎所有电源元件都在 VIN、PGND 和 VOUT 平面上使用散热连接方式。 不建议这样做、因为这会大大增加电路板中的寄生效应量(ESL 和 ESR)、而这可能会导致您看到的高频噪声并影响性能。  

    您可以检查的另一项噪声是 SW 节点、这种情况下可通过示波器探头使用尖端和接地筒测量方法来实现。 我~在上述目标频率下、SW 节点上可能会出现过多的振铃30MHz。

    当您填写计算器电子表格时、请告诉我。

    谢谢。

    约瑟夫

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    e2e.ti.com/.../SLURB01_2D00_TPS546D24A_5F00_2024_2D00_01_2D00_04.xlsx

    您好、Joseph:

    那么、TPS 网页是有点令人困惑的、因为它涉及要使用哪个电子表格。 https://www.ti.com/product/TPS546D24A?utm_source=google&utm_medium=cpc&utm_campaign=app-bsr-null-44700045336317446_prodfolderdynamic-cpc-pf-google-wwe_int&utm_content=prodfolddynamic&ds_k=DYNAMIC+SEARCH+ADS&DCM=yes&gad_source=1&gclid=Cj0KCQiAy9msBhD0ARIsANbk0A8gV5zx9V9Z17TO9mnHg_pRTuLx76UxwVdo8shvC2LUkPpPstI_65saAvfXEALw_wcB&gclsrc=aw.ds#design-tools-simulation
    SLUC686是"补偿和引脚 Strap 配置电阻计算器"、听起来好像是用于补偿的正确计算器...但无论如何、感谢您的澄清!

    这是 SLURB01。 我 使用我们的基本设计参数和 Webench 中的一些值尽我所能地将其填写完整。

    关于:在布局上散热-注意到、我们将为下一个 PCB 版本做一个固体浇注。

    我等待您对薪酬值的反馈、之后我将见面并讨论。 我的 FW 工程师在法国、也想加入、因为他有一些问题。 那么、让我们安排一个美国 AM 通话。

    同样、我们需要"动态"改变输出电压、因此、一旦您教我如何使用电子表格正确找到补偿值、我将针对每个所需的 Vout 值重复练习、 当我们发送命令以更改 Vout 时、我们还会发送新的补偿值(如果需要、还会发送 FSW)。 (不考虑我们的精确输出电压要求、我认为电压范围是~2.7-3.5V、甚至更窄。)

    谢谢!
    汤姆

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    由于我们将通过电子邮件解析该主题、因此我将关闭该主题。

    谢谢。

    约瑟夫