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[参考译文] TPS63030:在退出省电模式转换时出现 VOUT 压降

Guru**** 2510095 points


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/1446536/tps63030-vout-dropout-when-transitioning-out-of-power-save-mode

器件型号:TPS63030

工具与软件:

大家好、我们看到 MCU (STM32L151RET6)复位、并追溯到 TPS63030DSKR 输出上发生的1.8V 电源轨压降。 这似乎是在从 PS 模式过渡的过程中发生的(请参阅图像)。 这些骤降会导致 MCU 出现零星的复位、我们不确定应该如何解决。 该设计已经投产已有一段时间、我们仍在获取有关整体设计中是否有其他元件替换的数据、但看起来不是这样。 最近才发现此问题、但我们仍在研究其他途径、例如固件更改等

我想要求确认此输出骤降是 PS 模式转换时的正常行为。 根据数据表中的图20、这似乎是可能的、但该图针对 PS 模式禁用和负载瞬态。 我怀疑可能有某种 MCU 活动会导致稳压器退出 PS 模式、但尚未证明这一点。

我想到的另一种解决方案是通过固件永久关闭 PS 模式、但我认为这将显著增加电流消耗。 我是否正确地解释了图8、不处于 PS 模式时的静态电流消耗为几 mA? 我们的睡眠电流仅为50uA、因此如果正确、我们无法承受在电池应用中产生的额外电流消耗。

最终解决方案是将稳压器电压调整到1.9V 以增加 MCU 的余量、但很明显、这是硬件更改、因此不可取。

感谢您的帮助、

Clifton Lin

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    绿色= 3.6V 输入、红色= VOUT、蓝色= MCU_RESET_N

    绿色= 3.6V 输入、红色= VOUT、蓝色= MCU_RESET_N、黄色= PS 引脚(很难看到、但该引脚由于 POR 而被 MCU 释放、反之亦然-该引脚上没有电阻器上拉或下拉)。

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    尊敬的 Clifton:

    恐怕这是从 PFM 和 FPWM 模式转换期间的预期行为。

    由于器件配置为 PFM 模式、因此引脚 PS/SYNC 短接至 GND 或通过电阻器连接到 GND、对吧? 如果该引脚直接分流到 GND、则不应该进行模式转换、因此您的实际设计中应该有一个电阻器、对吗? 只需将该电阻器更改为零、该怎么办?

    是的、轻负载 FPWM 模式下的功耗应远高于50uA。

    此致

    TAO

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    感谢您的答复。 关于通过电阻器将 PS 引脚接地的建议、我们实际上仅使用我们的 MCU 来控制此引脚(尝试节省一点更多的功率)。

    但即使我们添加了一个下拉电阻器、一旦检测到电流增加、稳压器仍会在内部从 PFM 模式切换到 FPWM 模式、对吗? 如果是这样、那么电阻器不会改变我们看到的行为、因为一旦电流消耗增加、模式就会改变。

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    尊敬的  Clifton:

    这是一个好问题、请给我 更多的时间来进行一些基准测试以进行确认。 此模式转换期间可接受的压降是多少?

    此致

    TAO

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    感谢您的检查。 我们的 MCU 可以在高达1.65V 的电压下进行上电复位、因此当我们将稳压器设置为1.8V 时、只有0.135V 的余量。

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    尊敬的  Clifton:

    得到了、将尽快分享您的基准测试结果。

    此致

    TAO

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    尊敬的 Clifton:

    我刚刚对我们的 EVM 进行了基准测试、但行为似乎与您的 GOT 不同。 屏幕截图如下所示。

    当模式切换到 PWM 时、我这边不会观察到针对这款器件的额外毛刺脉冲。 您能仔细检查一下吗?

    此致

    TAO

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    好的、我认为这很合理。 必须指出的是、我们在这里看到的干扰仅是由电流突然需求导致的、并且器件实际上并未退出 PS 模式。 只有省电模式的占空比增加了。 观察您的捕获结果时、如果在固定 PWM 模式下运行、我们预计 VOUT 上不会出现明显的低频锯齿行为、但我们在捕获中遇到干扰后仍然可以看到它。

    我误认为数据表中的"在低负载电流下、转换器会进入省电模式、以便在宽负载电流范围内保持高效率"、这意味着可以自动转换到固定 PWM 模式。 看来情况并非如此。 您能确认吗?

    在捕获中、我假设您正在切换 PS 引脚、而不是施加负载。 我认为对我们来说、更准确的测试是 IC 强制进入 PS 模式(引脚接地)时从0mA 到200mA 的阶跃负载。 我们的输入电压为3.5V、输出为1.8V。 您能否在这些条件下进行捕获、以查看 PS 模式下的负载瞬态情况?

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    尊敬的 Clifton:  

    下面是有关模式转换的一些说明。

    • 当器件设置为 PS 模式时、器件在负载较轻时以 PFM 模式工作、而在有重负载时以 PWM 模式工作。 因此、是的、有一个自动模式转换。
    • 当器件设置为 FPWM 模式时、无论负载是否重、器件都始终在 PWM 模式下工作。

    下面是负载瞬态行为的屏幕截图。

    在此屏幕截图中、您可以在 Vout 的上升沿看到某种过冲、只需忽略它 、这是因为 EC 负载的循环不够快。 此外、瞬变中的实际压降在很大程度上取决于 Iout 的压摆率。 因此、您观察到的情况可能与 myside 有很大不同。

    此致

    TAO

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    是的、这看起来像我们看到的行为、只不过 Iout 的压摆率可能更高。 我认为这澄清了一切。 感谢你的帮助。