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[参考译文] TPS546D24A:两相配置的启动故障排除

Guru**** 2385370 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/1366346/tps546d24a-bringup-troubleshooting-for-2-phase-configuration

器件型号:TPS546D24A

工具与软件:

您好!

我已经设计了一个基于两相 D24A 的降压转换器、以便从12V 输入获得1V2 60A 输出。 我使用了 TPS546D24AEVM-2PH 原理图。 将线圈更改为2 x 1uH、并将 VSET 电阻器接地、从0V8移到1V2。 休息时间差不多了。 电路板为4层、因为这基本上应该足以支持项目。

提供12V 电压。 加电后发生的情况是降压稳压器发出嗡嗡声。 输出信号是一种锯齿状结构、从0、3V 到最高约1、4V。 我观察到、当输出电压超过1V2时、它会将从器件上的 PG 拉至高电平。 在主器件上、PG 信号始终保持为0。

在 BCX 线路和 SYNC 线路上存在明显的一些通信。

我检查了设计的每一点、并与参考设计进行了比较。 没有找到任何关键的,似乎引起这种奇怪的行为。

出于好奇心、我拆除了这两个扼流圈、以便测量两个器件上的 SW 信号。 令人惊讶的是、它们在某种程度上有所不同。

在主器件上、SW 信号在4V 左右振荡并从 APEX -1V 进入+8V。 而对于从器件、它还将使用具有渗透功能的4V 线路、但范围仅为-1V 到+3、8V。 我不知道为什么有任何差异-供参考。

怀疑坏的焊接 altgough 只是为了测试,我交换了 IC 然而结果是相同的。 但事实并非如此。 构建了电路板的第二个样片-不过也具有相同的结果。

我还没有通过 PM-BUS 连接它、因此目前无法读取错误标志-等我的学院为我对它进行编码。

原理图:

e2e.ti.com/.../0247.SCH.pdf

示波器测量:

布局:

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    两相 EVM 使用150nH 电感器和4个470μF + 24 47μF 电容器

    您的设计使用1.0μH 电感10倍100μF 电容器。

    功率级中的这些变化可能需要对补偿环路进行重大改变。

    将电感增加了6倍、然后将电流环路增益从4倍降低到3倍。  该组合将电流环路带宽减小了8.9倍(大约89%)

    然后、您使用相同的电压环路增益将电容从3000uF 降低到470uF、这会将电压环路带宽增加6.4倍

    这种组合是不稳定的、会导致您看到的问题。

    遗憾的是、我认为不会通过引脚编程进行补偿组合、从而在两相配置中稳定驱动10个47uF 电容器的1.0uH 电感器。  

    为何要使用这样的大电感器?  12V 至1.2V @ 550kHz、1μH 电感的峰峰值纹波小于2A。  我们通常建议选择具有20-40%满负载电流纹波的电感器。  对于30A/相、我们建议为电感器选择150nH - 330nH、而不是1.0μH。

    对于 L = 150nH、可以保持 EVM 中使用的4倍 ILOOP 增益选项。  如果您选择较大的电感器值、请按比例增大 ILOOP、最多为7。

    对于60A 负载、10x 470uF 电容并不大、但如果您使用尺寸合适的电感器使电流环路保持稳定、0.5的 VLOOP 增益会降低电压环路增益、使其足以应对10x 470uF 输出电容、但瞬态响应不会很好。  如果您需要更好的瞬态响应、则需要添加更大的输出电容。

    在负载变化期间、您是否具有动态负载电流以及 VOUT 的允许压降或上升?

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    感谢您的回复!

    说实话、我不知道为什么我选择如此高的电感值、例如1uH。 此外、我手头没有任何东西、因此需要等待即将推出的封装。 这可能需要几天时间。

    单独地、我们必须能够从器件中读取、结果如下所示、在(79h) STATUS_WORD 寄存器中将位0、5、6、9、11和15报告为"1"。

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    进行了一些额外的测试。

    我已将电感器从1uH 更改为150nH、这是我从 TPS546D24AEVM-2PH 借用的。 在1V2输出上添加了2个1000uF 大容量电容器、在12V 输入轨上添加了2个1000uF 大容量电容器。 结果完全相同。 转换器使电压缓升、跨过1V2、将 PG 拉至高电平。 尽管如此、它继续随着输出电压上升至大约1.45V。 然后重新启动周期。 它每~9ms 重新启动一次、频率约为115Hz。 所有这些、即使输出端没有任何负载也是如此。

    在输出端添加了1.5R 电阻器、以了解在 给定负载的情况下会发生什么情况。 它停止嗡嗡声、但卡在350mV…左右

    出于好奇心、我已经将1uH 电感焊接到 EVM-2PH 评估板上、但结果仍然很好。 因此、电感器或电容值似乎不是问题(至少对于轻负载)。

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    最终把它解决了。 我相信这种情况将说明问题:

    测试条件:150nH 电感器、在1V2输出上添加了2个1000uF 电解电容器、以及在12V 输入轨上添加了2个1000uF。 频率550Hz。 已使用示波器检查降压稳压器是否交错运行。 我在输出中看到一些电压纹波(负载为~45A、因为预计是目标负载)。 另外、它仅工作一分钟、而不是过热。 我应该拨多少转盘才能使它更好?

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    您添加的图像未通过。  虽然 Web Interface 允许您粘贴并显示图像,但您需要使用 底部菜单中的"插入"""图像/视频/文件"工具来上传图像,否则它不会显示。

    您看到的状态位都表示输出过压(VOUT_OVF)、这可能是由电感器和输出电容器的补偿兼容性问题导致的。

    您是否恰巧在输出电压上使用的1000μF 电容器具有 ESR 值?

    所有输入和输出旁路电容器是否都位于 TPS546D24A 转换器电路板的另一侧?

    第一步、我建议使用产品文件夹中提供的设计工具

    https://www.ti.com/product/TPS546D24A 

    https://www.ti.com/product/TPS546D24A#design-tools-simulation 

    https://www.ti.com/tool/download/SLURB01