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[参考译文] TPS61028:启动问题和稳定性

Guru**** 2502205 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61020

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/1217217/tps61028-startup-issues-and-stability

器件型号:TPS61028
主题中讨论的其他器件:TPS61020

你好

在最近的设计中、我选择使用 TPS61028DRCR 升压转换器在高达200mA 负载时将~4.6V 电压转换为5.5V 电压。 我已经尽力遵循数据表中的建议。 使用 Cout:47uF 70mR 聚合物钽电容器+ 1uF 0805陶瓷电容器。 我已从转换器输出上断开所有电路。  

我看到两个问题:  

第一步-施加小于~ 60ohm 的电阻负载会阻止转换器启动。 VOUT 恰好等于 VIN。 启动后施加电阻负载、转换器保持按预期输出5.5V 电压。 我已经尝试使用 Tina:TPS61020EVM 启动瞬态模型对此进行仿真。 在这里、如果施加小于~30欧姆的负载、可以看到相同的"问题"。  

第二个-通过查看负载阶跃响应来测试转换器的稳定性问题。 转换器表现出一些奇怪的行为。 47R 的电阻器用作直流负载、33R 以100Hz - 2%的占空比接通。  所附的示波器快照显示了 Iout 和 Vout。

纹波和负载阶跃响应看起来很正常。 但除此之外、VOUT 上的电压在某个极低的频率下上下移动~ 50mV。 在连接和不连接47R 电阻的情况下都会发生这种情况。  

我已经将一个1000uF 的低 ESR 电容器添加到转换器的输入端(通过 C12)、以确保这不是问题。 这不会改变任何内容。

    e2e.ti.com/.../slim027a_5F00_5v5_5F00_startup.TSCe2e.ti.com/.../VID_5F00_20230414_5F00_205051.mp4

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    Carsten、您好!

    第一个问题是、TPS6102x 在启动期间具有有限的电流限制、仅为其标称值的40%左右、因此您最好先禁用负载、然后在器件启动后启用。 如果您的系统支持该功能、您可以尝试在输出端添加一个 P-FET 来实现负载断开。

    第二个问题、我认为您可以尝试将1uF 电容器替换为2.2uF 陶瓷电容器、并将该电容器(C10)旋转90度、以减小该不连续电流环路(SW-VOUT-COUT-GND)的面积。  

    此致、

    内森

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    你好、Nathan

    感谢您的答复。

    启动期间电流限制约为40%是我选择使用该转换器的部分原因。 如何计算最大启动负载? I have used:(VIN/Vout)* ILIM * 0.4 * eff =(4.6/5.5)* 0.8A * 0.4 * 0.75 =~Ω 200mA。 这超过了我连接的5.5/60R = 92mA 负载。 如果解决方案是使用 P-FET 或负载开关、那么我也可以选择其他转换器。  

    数据表中显示的2.2uF 是否被视为2.2uF 有效电容? 我之前使用的1uF 0805 25V (CL21A105KACLNC)应具有~ 0.76uF 的有效电容(5.5VDC 且无交流)。 如果改为使用2.2uF 0603 16V (CL10A225KO8NNNC)、则有效电容为~ 0.62uF。 我已经尝试在 C10上并联另一个1uF 电容、但这没有效果。 我可以尝试将 C10旋转90度。 但看一下13.2布局示例、Cout 的位置与我的布局非常相似。 阶跃响应看起来也不错、那么这可能不是问题吗?  

    通过图8、可以看到、只要负载电流超过100mA、输出电压就会呈~50mV 的阶跃。 禁用省电模式时、是否也可以预期出现此行为? 这是我看到的事情吗?

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    Carsten、您好!  

    800mA 只是一个典型值、数据表未给出最小值、因此估算最大启动负载有点困难。 如果您不能接受 P-FET 解决方案、 请 告诉我们您的要求、我们可以推广其他更合适的器件。 TPS61020可能可以吗? 唯一的区别是 TPS61020的电流限制更大、即1500mA。

    在我们的 EVM 中、输出陶瓷电容器 p/n 为 C2012X5R1C225KT、以您为参考、在考虑5V 直流偏移的情况下、有效值约为~2uF。 我并不是说稳定性问题的根本原因实际上是电容或布局、我只提供一些您可以尝试的可能方法、 我不是很清楚一些细节、因为它是一个非常旧的器件、我们从未遇到过类似的问题。

     如果您有我们的 EVM、我认为您可以尝试更为明确地找出根本原因、即用现在使用的电容器替换 EVM 中的输出电容器(钽和陶瓷电容器)、 然后在相同条件下测试 EVM、以便确定问题是由 不合适的电容或布局引起的。

    关于布局、上面提到的环路面积是最重要的、与  90度旋转方法相比、面积现在增加了40%~50%、您可以在 EVM 中看到、该电容非常靠近 VOUT 引脚(C2是输出陶瓷电容)

    关于您提到的图8、它意味着与不同负载电流相比具有稳定的直流值、但在测试结果中、它更像是不稳定性。

    此致、

    内森

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    尊敬的 Nathan:  

    我再试一次。 删除了1uF 电容器(C10)、并将其替换为另一个有效值约为2uF 的陶瓷电容器。 将其安装在尽可能靠近90度的位置。 遗憾的是、阶跃响应仍然显示奇数~50mV 阶跃。  

    之后将我的负载阶跃电阻器从33R 电阻器更改为47R 电阻器、从而降低117mA 的阶跃幅度转换器显示出正常行为。 我已附上一张设置负载阶跃的示波器图片、与图19类似。 响应看起来非常相似。

    在目标应用中、负载主要为直流、因此我认为不会有任何问题。  

    或许我将仅使用 P-FET 解决方案来解决启动问题。

    非常感谢您的观看。  

    Br  

    卡斯滕