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[参考译文] TPS650864:效率和热计算器

Guru**** 1831610 points
Other Parts Discussed in Thread: CSD87381P, TPS650861
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/1353942/tps650864-efficiency-and-thermal-calculator

器件型号:TPS650864
主题中讨论的其他器件:CSD87381PTPS650861

你(们)好

我们正在使用 Xilinx Ultrascale FPGA XCZU3CG-L1SFVC784I 设计我们的视频处理板。我们正在针对低功耗进行设计。

我们计划使用 TPS6508641为此器件供电。

  • 我们需要进行热分析、以检查结温是否在限制范围内。 请告知我是否有任何计算器。
  • 则需要任何散热器?
  • 在 doc SCEA113、sec 6.1中实现中、PMIC 没有连接到 FPGA 的3.3V 电压。 如何将 FPGA 与在3.3V 下运行的外设连接?
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    尊敬的 Prema:

    • 对于热性能,我们只拥有产品主页上的 Flotherm 模型。 我们没有热量计算器: https://www.ti.com/lit/zip/swcm008
       
    • 该 PMIC 不需要散热器、只需确保 PGND 焊盘完全连接到 PCB 并提供多个连接焊盘的过孔。
       
    • 我不确定 FPGA 到外设连接有什么要求。 上面的参考设计用于从 PMIC 为每个器件供电、但将 FPGA 和外设互连在 PMIC 域之外。

    此致、

    James

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    你(们)好

    感谢您的答复。 我们希望计算设计的总功耗、因此需要寻找一款计算器。

    • 请与我们分享  为 Xilinx Zynq UltraScale+ FPGA 供电的 PMIC TPS6508641参考设计。
    • 另请告知我们 TPS6508641和 TPS6508640之间的区别。 哪种型号适合为 XCZU3CG-L1SFVC784I 供电?
    • 对于 buck1、2、6是否需要 CSD87381P? 降压转换器1/2/6的输出电流是多少? 我们需要知道这一点、以便决定是否需要这个电流提升器。
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    尊敬的 Perma:

    • 我相信您正在寻找的参考设计是 TIDA-01393
       
    • 数据表中列出了 TPS650864x PMIC 版本的主要差异  表5-1.

       
    • 应用手册《 使用 TPS65086x PMIC 为 Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC 供电 》中提供了一个表格、用于选择要使用的 PMIC 版本:

       
    • 推荐选择 CSD87381P、但您可以根据当前要求使用下面所示数据表部分中的任何选项。 输出电流取决于您的 FET 选择、因为 FET 在 BUCK1、2和6外部。

    此致、

    James

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    尊敬的 James:

    在以下实现中、 VCCO_HPIO 和 VCCO_PSIO 以虚线连接。 是因为它们可以被更改吗?

     我问这个问题、因为  VCCO_HPIO 为1.2V、而我们需要1.8V。 我们可以将降压6的输出连接到它以便在1.8V 下运行吗?

    请告知我们。

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    尊敬的 perma:

    虚线表示可选连接。 只要 BUCK6有足够的电流预算用于此输入并且仍遵循 Xilinx 的上电时序建议、您就可以从 BUCK6将1.8V 连接到此线路。

    此致、

    James

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    谢谢 James、

    PMIC 中 LDOA2和降压6的电源序列是什么? 它们是同时出现的吗? 请告诉我。  

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    尊敬的 perma:

    请参阅  数据表 图8-11. 电源定序的基本控制电源模块。 LDOA2与 BUCK6电源正常相连、因此在 BUCK6成功斜升至目标电压之前、LDOA2不会斜升。

    请注意、目前、LDOA1应在 BUCK4之后出现、因为它与 BUCK4电源正常信号相连。 我们正在努力更新该部分序列。

    TPS650861是用户可编程的、因此可以根据需要调整电源序列。

    此致、

    James

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    谢谢 James

    另一个查询。 我们的输入电压为2.5V 至17V。 PMIC Vin min 为5.6V。 因此、我们正在寻找合适的降压/升压转换器、以便为 PMIC 提供此最低 VIN 电压。 请推荐一些合适的器件。  电流额定值2-3A。

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    尊敬的 perma:

    我建议在此处查看降压/升压类别: https://www.ti.com/power-management/buckboost-sepic.html

    有一些您可能感兴趣的中宽 VIN 选项。 查看了每个部分后、 看起来只有宽 VIN 选项涵盖了2.5V 至17V 的范围、但其中一些是汽车级器件、可能会增加成本、并且看起来最大电流输出无法满足您的需求。

    我不熟悉分立式降压/升压目录、因此、我建议创建一个单独的 E2E 帖子、以便从比较了解这些器件的人员那里获取分立式降压/升压建议。

    此致、

    James

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    谢谢 James

    我们正在进行功率计算、我们需要各种降压转换器的效率。 但是、我们在数据表中没有找到此细节。

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    尊敬的 perma:

    您可根据数据表中的下图估算所有降压转换器的效率。 使用 BUCK1效率来估算 BUCK2和 BUCK6。 使用 BUCK3效率来估算 BUCK4和 BUCK5:

    降压稳压器1、2和6具有匹配的架构、且降压稳压器3、4和5相同、因此两个组在相同的运行点处的效率差异应非常小。

    此致、

    James

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    您好、James

    谢谢  

    我们在计算 PMIC 的功耗时发现其功耗约为2W。  

    以下是针对不同稳压器的电流。 请告知我们 PMIC 的功耗是多少。

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    尊敬的 perma:

    让我看看,我会在下周早些时候回到你. 今天有一些紧急的实验室测试。

    此致、

    James

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    您好、James

    我们的查询是否有更新?

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    尊敬的 perma:

    如果功率损耗看起来很高、我会使用以下资源中的公式仔细检查计算:

    https://www.ti.com/lit/pdf/slva390 -包括降压转换器的功率耗散公式

    E2E 主题 -包含有关 LDO 功率耗散的信息

    此致、

    James

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    您好、James

    我无法访问 LDO 电源的 E2链接。

    另一个问题是: 我们需要供应 1.8V、适用于0.46A 下的外设。 SWA1的额定电流仅为300mA。  

    请告知我们可以将哪个降压/LDO 用于外设的1.8V 电压。  

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    尊敬的 perma:

    E2E 主题仅提到了 LDO 功耗是使用 P =(Vin - Vout)×Iout 计算得出的。

    数据表的第一页 显示了每个输出的电流和电压能力。

    此致、

    James

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    您好、James

      TPS6508641的 SWB1_2是否可用于将1.8V 电压连接到外设? 它的电源序列是否与 SWA1类似?  

    SWA1的电流输出 不够、因此、除了 SWA1之外、我们还想使用 SWB1_2 。  

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    尊敬的 perma:

    SWB1_B2可提供总计为800mA 的电流、这一电流值足以满足0.46A 的要求。

    SWB1_B2从 CTL5上电、并需要 BUCK4电源正常状态后才能启用。 这与仅取决于 CTL2的 SWA1不同

    此致、

    James

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    谢谢 James。 因此、我们可以使用 SWB1_B2为工作电压为1.8V 的外设供电。 是这个铁氧体吗?

    我知道 SWB1_2的序列位于 BUCK4之后。我想知道、  

    SWA1的顺序是什么? 它基于哪个电源正常信号?  

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    尊敬的 PREMA:

    SWA1不基于 PGOOD 信号、只需要将 CTL2设置为高电平即可。

    是的、SWB1_B2能够以1.8V 的电压为您的外设供电。

    此致、

    James

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    谢谢 James。

    • 我们是否可以将1.8V (从 BUCK6)连接到 SWB1_2的输入端?
    • 什么是 Vgs 由 PMIC 内部降压驱动到 CSD87381P? 我们需要此值来计算  CSD87381P 的功率耗散。  

    请告知我们

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    尊敬的 Prema:

    由于在美国的假期、许多器件专家目前都不在办公室。 当他们返回时、他们会对此进行调查并提供响应。 请相应地预计会有一些延迟。

    谢谢!
    字段中

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    尊敬的 PREMA:

    • 只要在 BUCK6斜升后启用了 SWB1_B2、您就可以将 BUCK6连接到 SWB1_B2的输入端。 如果 SWB1_B2尝试在输入电压可用之前斜升、则会发生电源故障且 PMIC 将复位。
       
    • FET 的栅极驱动器使用 PMIC DRV5Vx 引脚的5V 输入、因此 Vgs 应等于5V。  自举电路使用有源内部二极管、因此 5V 输入的压降非常小(在为自举电容器充电时可能为70mV 或更低)。

    此致、

    James

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    尊敬的 PREMA:

    在进一步研究该器件并考虑自举电路上的有源二极管后、我对上面的响应进行了一些编辑。

    此致、

    James

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    谢谢 James。  

    我知道 SWB1_2使用 Buck4 PG 作为使能、要使用 buck6作为输入电压、应在输入电压(buck6 Vout)可用之前不启用 SWB1_2 (buck4 PG)。 因此、以下用于将1.8V 连接到外设的配置将根据降压4和 buck6之间的序列工作。 您能不能告诉我们什么是 上电  这些 buck4和 buck6之间的序列 ? 在 TPS6508641中提供 buck6之前是否存在 buck4PG 

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    尊敬的 PREMA:

    BUCK4取决于 LDOA2 PG、LDOA2取决于 BUCK6 PG。 因此、在 BUCK6就绪之前、绝不应启用 BUCK4。

    此致、

    James

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    您好、James

    谢谢、现在 我确信我可以将1.8V 电压从 SWB1_2连接到使用 Buck6作为输入的外设。

    我还有几个问题、

    • 可以将 CSD87381产生的0.85V 电压直接连接到引脚 VCCINT_IO、VCCBRAM、VCC_PSINTLP、VCC_PSINTFP? 同样、PMIC 的其他输出(标记有滤波器的输出除外)是否可以直接连接到相应的引脚、如 doc scea113的图6-1所示? 或者是否有任何其他组件(如负载开关)在两者之间?
    • 请告知我们、在 zync Ultrascale 的 VCCADC、VCC_PSADC、VCC_PSINTFP_DDR 引脚上推荐使用的滤波器中将使用的磁珠。

    如果有任何 PMIC  TPS6508641连接到 Zync Ultrascale+的参考原理图、请分享  

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    尊敬的 PREMA:

    • 可以直接连接输出、如图6-1所示、无需之间的任何额外器件。 您只需要为每个稳压器提供无源器件(输出电感器和输出电容器)。
       
    • 对于您应使用的滤波器或磁珠、我们没有具体建议。 我们建议对这些引脚使用低通滤波器、但要由电路板设计人员决定使用何种滤波方法和值。 此滤波器选择将取决于哪些频率是电路板设计的最大问题。

    此致、

    James

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    谢谢 James

    我想知道

    • 如果 I2C 和 GPO 信号可以上拉至1.8V、因为所有 FPGA 组都在1.8V 下运行、并且这些信号将连接到 FPGA。(下图)
    • 任何 PS FPGA 组都是否可以由 PMIC 的 buck4的3.3V 电源供电? 我们具有来自3.3V 外设的极少信号、并想知道这些信号是否可以直接连接到 FPGA PS GPIO、而不是使用电平转换器。

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    尊敬的 PREMA:

    • GPO 和 I2C 引脚可上拉至1.8V。 根据1.8V 源时序、您可能需要等待1.8V 电源轨斜升、然后才能将上拉电阻施加到 I2C 和 GPO 引脚。 如果在 GPO 中看到任何时序问题、或如果在系统上电后很快就需要进行 I2C 通信、请记住这一点。
       
    • 我不确定这里指的是什么。 如果这是关于处理器能力的问题、您可能需要在处理器支持方面提出。 只要不超过 BUCK4输出的电流能力、BUCK4就应该可用于您认为合适的任何用途。

    此致、

    James

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    您好、James

    请告知我们、

    • 至少我们能提供 GPO 输出引脚的上拉电阻为1.8V 即 Buck6而非 LDO3P3的输出、因为所有 FPGA 组都在1.8V 下运行。
    • 这是什么信号 I2C_GPO ?
    • 对于 LPDDR4、应将 DDR_SEL 拉至低电平或高电平以在1.1V 电压下运行?
    • 我们将使用 LDO3P3上拉输入 CTL 信号(PS_POR_PB_B、SWA1_EN、POWER_EN、DDR_SEL)。请告知我们这是否正常。
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    尊敬的 Prema:

    詹姆斯今天不在办公室,但他将能够查看你的问题,当他在星期三6/12返回.

    此致、

    Matt

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    尊敬的 PREMA:

    • 1.8V 可用于 GPO 上拉源
    • GPO2只能通过 TPS6508641上的 I2C 命令启用。 这就是 GPO2输出被标记为 I2C_GPO 的原因
    • 3.3V 电压也适用于所有 CTLx 输入

    此致、

    James

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    您好、James

    • 我们按照图6.1执行。 此处 DDR_SEL 映射到 CTL6。 我们想知道如何将 Buck 3 o/p 设置为1.1V、因为它具有1.1V 或1.2V 选项、我了解到 DDR_SEL 引脚用于为 buck3选择此电压电平。 请告知我们。

    • 另一个问题是我们是否可以使用 降压6输出可为外设提供1.8V 电源 而不是使用 SWB1_2。  
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    尊敬的 PREMA:

    很抱歉、您的回答正确。 CTL6为 DDR_SEL、是 BUCK3的 SLP 电压控制引脚。 当 CTL6被拉至高电平时、BUCK3将为1.1V。 当 CTL6被拉至低电平时、BUCK3电压变为1.2V。 我可能之前看过不同的 IC 版本。

    BUCK6应具有比 SWB1_2更高的电流能力、因此我不会看到将 BUCK6用于1.8V 外设时存在问题。 在电源序列中、BUCK6比 SWB1_2更快上电、因此、只要这在您的系统中是可以接受的、就可以切换到 BUCK6来提供1.8V 电源。

    此致、

    James

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    您好、James

    请告知我们以下几点

    • VPS_MGTRAVCC 是0.9V 吗? 因为 FPGA 的产品说明书建议的最大电压为0.875V
    • 在 PMIC 检查清单文档中、我们看到 CTL 连接到1.8V 逻辑。 不过、我们使用的上拉电阻为3.3V、这与评估板设计类似。 请告知我们检查清单中为何提及1.8V。
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    尊敬的 PREMA:

    此致、

    James

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    尊敬的 James:

    感谢您分享链接。

    在此链接中、我们注意到不建议将降压转换器6用于为 VCCO_HPIO 供电。  

    这是否有严重的问题? 请告知我们、我们之前收到了您的反馈、即我们可以连接 buck6。

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    尊敬的 PREMA:

    在电源序列中 BUCK6比 SWB1_2更快上电、因此只要这在系统中是可接受的、就可以切换到 BUCK6作为1.8V 电源。

    BUCK6的主要问题是时序。 BUCK6  SWB1_2之前上电、因此如果这违反了处理器的时序规格、我只会确保处理器可以处理此更改。 BUCK6本身可以支持电源轨需求、但处理器可能会看到加电电流增加或功耗发生其他变化、具体取决于加电时序。

    因此、如果您是否想将 BUCK6用于 VCCO_HPIO、我们建议先遵循电源时序。

    此致、

    James

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    您好、James

    为了提高效率和改善热耗散、PMIC 和外部 MOSFET (CSD87381P)的 Vin 的最佳值应为多少。

    此参考设计基于12V 输入电压。 根据 PMIC 数据表、所需的最小输入电压为5.6V。

    我想知道6V Vin 是更好还是12V Vin? 或者任何其他电压最好指定。

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    尊敬的 PREMA:

    通常、降低 VIN 电压将提高降压转换器的效率。 对于降压转换器、您可能会看到在较高的负载电流下效率较低、但对于 BUCK1、VIN 2和 VIN 6、应在较宽的负载电流下提供较高的效率(请参阅之间的差异)  图7-4和图9-8 要求)。 对于相同的 VOUT、IOUT 和电感器值、6V 应该可以提高效率。

    由于在同步降压 转换器中有许多影响因素(请参阅一个使用 MOSFET 平坦电压计算同步降压转换器效率的精确方法)、因此确定功率损耗会更加困难

    降低输入电压会降低许多指标中的功率损耗、但也会导致占空比增加。 增加的占空比会在某些指标中增加功耗。 通常、降低 VIN 可净降低功耗、一般来说、电子行业出现的趋势是降低给定系统所需的输入电压。

    此致、

    James

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    谢谢 James

    我们将以6V 输入进入 PMIC。 还是向外部 MOSFET 提供相同的6V 输入电压?

    为外部 MOSFET CSD87381P 的6V 输入 ?  

    此致

    PREMA

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    尊敬的 Prema:

    James 在8月7日(星期一)之前不在办公室。 他将能够回答你的问题,当他返回。

    此致、

    Matt

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    尊敬的 PREMA:

    是的、6V 电压应该适合 FET 输入。

    此致、

    James