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[参考译文] TPS2553:浪涌电流会关闭 MOSFET 约4ms 至5ms

Guru**** 1624225 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS2553, LM5113
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/1293673/tps2553-inrush-current-turns-off-mosfet-for-about-4-5ms

器件型号:TPS2553
主题中讨论的其他器件: LM5113

大家好!

我们将使用 TPS2553以便通过 EPC GaN-FET 为三个 LM5113切换电源。 我们已检查过、TPS2553的电流限制 MOSFET
当我们开始向电源驱动器发送 PWM 信号时(Gatedriver 根据数据表进行去耦、每个信号的值为1uF)。

我们可以在300ns 内测量大约3A 的高浪涌电流。 TPS2553的电流限制被设定为大约250mA、这在正常运行时绰绰有余。

因此、根据我从数据表中得知、TPS2553需要至少2us 才能响应过流事件(我们的浪涌事件比此事件快得多)。
然后、电流限制放大器在短路事件发生后恢复、并开始调节到设置的电流限制。
在本例中、浪涌电流在1us 内从3A 灌入、达到250mA 下的值。

在另一个线程中、我读到、电流限制放大器恢复之前需要大约300-500us。 n´t 可以观察到、在本例中、需要4ms - 5ms、我们不知道这是为什么?
未触发 nFAULT。 这就导致了一个问题、那就是当电流限制 MOSFET 决定再次导通时、电源驱动器落入 UVLO 并在4-5ms 后恢复。

似乎是高且快速的浪涌电流瞬态导致稳压器进入不良状态。
是否有关于快速浪涌电流瞬变问题的任何已知信息?

提前感谢!

  • 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。

    尊敬的 Karl:

    根据您的描述、我认为 TPS2553的行为可能与以下短路至空载恢复响应匹配。 3A 浪涌电流会导致对短路保护做出响应、然后恢复 FAULT 信号状态需要几秒钟。

    您是否有机会帮助分享一些测试波形以供进一步分析、例如 VOUT、IIN 和 Faults 引脚波形?

     

    此致

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    感谢您的快速响应。

    这可能就是问题所在。 我在没有使用 TPS2553的情况下进行了电流测量、目的是放置合适的分流电阻器来测量电流。 今天、我借助分流器和 TPS2553进行了新的设置、即使在安装 IC 后也能测量实际消耗的电流。 这是因为它也会在电流路径中引入一个约85mR 的串联电阻。
    因此、电流峰值应更低、但这种现象应该相同。
    我明天会尝试提供一些波形。

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    尊敬的 Karl:

    感谢您的澄清和更新。 让我们看看该问题是否在预料之内、以及如何才能避免这种情况。

    此致

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    嘿、帅、

    生成了一些示波器波形。
    首先、我来详细介绍一下我们使用 TPS2553的情况。
    (V_IN=5V、R_ILIM=100k、C_IN=3uF 低阻抗、C_OUT=3uF)
    在问题发生前很长时间已启用 TPS2553。

    我们在输出端使用5MR 分流电阻器通过差分高速探头来测量电流。

    C2红色:输入电压5VD
    C3蓝色:nFAULT
    C4绿色:输出电压5VSW
    F2粉色:TPS2553的输出电流

    我们现在可以观察到大约2.5A 的快速浪涌电流事件、该事件使 TPS2553关闭其 FET。
    在大约4ms 后、它会自行再次打开。 nFAULT 引脚始终保持高电平。

    如前所述、我们有三个 LM5113驱动器、GaN-FET 位于开关后面、当前事件在我们开始向栅极驱动器发送 PWM 模式时发生。 在缩小图中、您甚至可以在电流波形中看到来自栅极驱动器的 PWM 脉冲、还可以观察到5Vsw 过低并强制栅极驱动器进入 UVLO 的情况。

    根据我的理解、这是一个非常快速的"无负载至短路瞬态响应"、可使电流检测放大器过驱。 但是、当电流放大器过大时、会发生什么情况?

    你对此有什么有意义的解释吗? 还想讨论数据表中的第9.3.1章吗?
    或有什么建议我们应该怎么做?

    此致、

    克莱门斯

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    您好、Clemens:

    感谢您与我们分享这些波形和描述。

    在与设计人员一起研究内部电路后、我将使用 TPS2553进行深入研究并为您解答问题。 感谢您的理解和耐心。

    此致

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    您好、Clemens:

    在您的问题中、当电流放大器时、驱动器将关闭电源开关、VOUT 将进入放电状态。 这就是发生过流时会出现 VOUT 压降的原因。

    顺便说一下、对于下面介绍的这种情况、我有几个问题、您能帮助分享更多信息吗?

    1.请帮助分享 TPS2553的原理图、我想确认使用了多少输出电容器。

    2.为什么 TPS2553要设置250mA 电流限制、我们可以看到当 PWM 信号切换时、运行的250mA 电流超过了。  

    3.您能不能帮我们用更长的时间来捕获波形,其中可能包括故障信号的恢复时间?

    此致

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    尊敬的 Shuai:

    感谢您的答复。 我尽量收集有关1的信息。 和2. 并对3进行更多测量。 本周。

    关于放大器过驱、放大器过驱时是否有任何时间需要等待? 在本例中、大约为3.5-4ms。


    我发现了另一个线程、其中他们在 USB 负载方面有类似的问题。 不幸的是、他们关闭了该主题、并通过电子邮件开始进一步讨论。 您或许可以向上看、看看在这种情况下出现了什么问题?


    https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/929429/tps2553-tps2553-voltage-drop-after-the-startup-inrush-current-limit

    此致!

    克莱门斯

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    您好、Clemens:

    以下是一些信息供您参考、这些数据来自器件 验证和验证合规性矩阵。 在本例中、我认为至少需要一个导通时间和一个关断时间、总共将为2.9ms

    对于类似的 E2E 主题问题、我已经与我们的团队成员确认。 三年前还没有找到电子邮件跟踪历史记录、我的同事分享了最终解决方案:添加输出电容值、以便在电源开关关闭时保护输出压降。

    此致

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    尊敬的 Shuai:

    关于您的问题、以下是一些答案:

    1.

    原理图中的 TPS2553:

    三个相位中的一个、由 TPS2553供电:

    因此总输出容量约为3uF。 Eacht LM5113栅极驱动器下为1uF。
    正如我在本主题(https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1293710/lm5113-high-inrush-current-transient/4908934#4908934)中还问过的、为什么第一个电流脉冲会这么高? 好的、自举电容器必须在第一个脉冲时充电、但串联电阻会阻止如此剧烈的电流脉冲。 因此、为了说明这一点、我想说两件事:
    -是什么导致了这样一个快速和尖锐的电流脉冲(只是第一个)的 LM5113 ?
    -为什么该脉冲会强制 TPS2553关闭?

    我们还将"输出"容量增加到了6uF。 这略微降低了电流脉冲、但 TPS2553无论如何也关闭。

    从第一个角度来看、将 TPS2553替换为 MIC2019 (与最高 当前设置)似乎可以解决问题。
    它没有关闭。 可能是因为它具有更大的串联电阻、这迫使栅极驱动器从去耦电容器中消耗更多的电流、而不是通过开关的较高阻抗路径消耗更多的电流。

    2.

    平均电流小于设置的电流限制。 当然、每个 PWM 开关周期都存在电流峰值。 但 TPS2553在处理后续脉冲的电流峰值时没有问题。 很重的第一电流峰值会强制 TPS2553关断。 n´t 认为、将电流限制设置为峰值是没有道理的。


    3.

    如您所见、故障信号始终保持高电平。

    此致、

    克莱门斯

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    您好、Clemens:

    感谢您 提供的信息、我会查看波形和原理图、然后在回来时进行更新。

    此致