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[参考译文] TPS61033:采用 LiSOCl2 3.6V 电池为 GSM/LTE 模块供电

Guru**** 2390735 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61230, TPS61253A, TPS61230A, TPS61033, TPS61022
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/1356938/tps61033-gsm-lte-module-power-supply-from-lisocl2-3-6v-battery

器件型号:TPS61033
主题中讨论的其他器件:TPS61230A、TPS61230 TPS61022、TPS61253A

此物联网设备由3.6V 14.5Ah LiSOCl2不可充电电池供电。
此器件包含2个性能强大的消费类产品:一个 GSM/LTE 模块和一个 UHF 射频模块。
GSM 模块- 3.8V/2.0A、UHF 射频5.0V/2.2A。
电路板的当前版本使用以下转换器:
1、GSM 电源- FAN48623.
2.UHF 射频功率- TPS61230A
FAN48623不适合我们,因为...  如果输入电压降至2.5V 以下、则 BGA、TPS61230A 停止工作。
在下一个修订版本中、我想使用一个来自 TPSxxxx 系列的转换器。
1.非常希望 GSM 和 UHF 电源使用相同的升压 DC-DC IC。
2.建议不要使用 BGA。
3.使用 GSM+UHF 时,电池电量可能不够,电压可能会降至2.3-2.4V。 在本例中、TPS61230停止提供5.0V/2.2A。  

此测试使用了带有 TPS61033的电路板。 我假定这可能不适合获得5.0V/2.2A、但我确定获得的是3.8V/2.0A…… 但事实证明这是错误的:(
第二天无法启动 GSM:在 GSM 网络注册的时候、看到电流跳变1.5A、MCU 重启。 重新启动的原因是电压降至最小允许值以下。 此器件由一个电流限值为4A 的3.6V 电源供电。 从视觉上看、这看起来像是 TPS61033的 Vin 输入端发生短路。 此外、如果是专门发生 Vout 短路、电流通常会受到限制、在 Vout TPS61033短路时、电路的其余部分会继续正常工作。
如果增加了器件的输入电压以使 TPS61033切换到直通模式、则一切正常。




在调试过程中、我将输出电容增加到4x22uF、移除了 R18、 发现 GND 路径不是很好、并用短线复制它、移除了 D5二极管 (在它的帮助下、我想将 GSM 电源与 UHF 射频电源隔离... 因此、UHF 操作造成的短期电源故障不会导致 LTE 重启(LTE 可以休眠并消耗<1mA)。
这没有任何帮助...

请告诉我 TPS61033的错误做法是什么、或者告诉我其他器件的正确选择。

  • 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。

    您好 Oleksandr:

    此器件的专家本周不在办公室、因此请预计下周开始提供详细答案。

    在此期间、您能否发送问题发生时的输入和输出电压测量值? 我想知道来自电池的请求电流是否会在器件的输入端导致压降并禁用输出。

    此致、
    布里吉特

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    通道1输入电压
    通道2 Vout

    此时电流消耗 Vin:




    做了更多的研究。
    我用一个强大的电池取代了电源... 并看到设备正常工作:)
    以前使用的是数字控制电源。 显然、这些短电流脉冲在某种程度上影响了其控制电路。
    但我仍然不明白为什么同一电源可完美地用于 FAN48623、并且根本无法用于 TPS61033。  
    使用 TPS61033时、运行在第一个电流脉冲处停止。


    P.S. 1.7A 是电流表的限值。  显然、这里有一个非常大的电流脉冲。 为什么?


    这是 TPS61033输出端发生短路时 Vin 电流的样子



    这是第二个3.6V - 5.0V 转换器的启动外观。 我们会看到开启和电流浪涌、同时输入电压降至2.4V、然后系统重新启动。



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    您好 Oleksandr:

    当器件停止开关时、还请检查 EN 信号。

    此致、
    布里吉特

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    EN 信号一切正常-由于微控制器重新启动、它降至零。
    TPS61033输入端短路->输入电压降至2.2V 以下->微控制器重新启动->信号下降

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    您好 Oleksandr:

    那么、在 VIN 下降右侧、EN 信号为0、对吧?

    此致、
    布里吉特

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    尊敬的 Oleksandr:

    TPS61033似乎在启动时出现第一个脉冲。 这是 TPS61033的启动电流。

    FAN48623 在启动阶段的电流限制小于 TPS61033、因此我认为这是它能够使用  FAN48623 +数字控制电源正常工作的原因。

    顺便说一下、我们有几条有关原理图和布局的建议。

    对于电感器和 输出电容器、如果输出电流高于1A、我们建议使用0.47uH 和4x22uF

    针对布局、输出电容器应该被放置在尽可能靠近 VOUT 接地焊垫的位置上、这个红色环路的面积应该尽可能的小。

    您可以参考下面的布局指南。

    此致、

    内森

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    感谢您的回答、但这不是启动或数字控制电源的问题。
    问题出现的时间很长、负载中的电流突然出现浪涌。
    在这里、您可以清楚地看到软启动、正常运行和电流浪涌:


    电感器的标称值为1uH、因为这与数据表中的建议并不矛盾。  

    现在我手头没有正确的电感0.47uH、但我尝试多添加2个22uF 电容器-这也没有给出积极的结果。

    输出电容器应尽可能正确地放置:
    电路板为4层。 过孔连接到具有实心 GND 多边形的层  



    我还尝试了更改自动 PFM 和强制 PWM 模式。


    总体而言、TPS61033是否符合我的需求、或者您是否会推荐其他器件?
    我需要从输入电压为2.5 - 4.2V 的电池获得2个电源:
    1.3.8V/2.0A、用于 GSM 电源
    2. 5.0V/2.0-2.5A 为射频发送器供电。

    1.两个设备都在短暂脉冲中消耗电流。
    2.由于功耗比较高,电路板的电阻、电源线等都会受到影响。 当输入电压短时间降至2.5V 以下时、建议保持运行。

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    尊敬的  Oleksandr:

    TPS61033可以支持3.8V/2A、但不支持5.0V/2A-2.5A。

    TPS61022可支持5V/2A-2.5A。

    发生短路时、两个器件都会从输入端消耗~μ A 330mA 电流。 是这些器件的短路保护行为。

    当输入电压短时间降至2.5V 以下且 EN =高电平时、两个器件都可以工作。

    遗憾的是、我们没有简要不消耗大电流的器件、只有 TPS61253A 不消耗大电流、但它采用 BGA 封装。

    此致、

    内森

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    谢谢你们的推荐!
    您能解释一下它的描述吗?



    然后结果证明"不能支持5.0V/2A-2.5A

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    尊敬的  Oleksandr:

    5A 表示开关电流或电感器电流。

    对于升压转换器、电感器电流等于输入电流、而不是输出电流。 这与降压转换器不同。

    因此、这意味着输入电流可以高达约~5A。 最大输出电流可通过 VIN*IIN*eff / VOUT 计算。

    对于您的应用、VIN 最小值为2.3V、最大输出功率为5V*2.5A=12.5W、假设效率= 0.9、此条件下的输入电流约为12.5/2.3/0.9=6A、高于 TPS61033的5A、因此 TPS61033不支持此条件。

    希望这个答案能够解释这一点。

    此致、

    内森