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[参考译文] CC1350:直流/直流电感器中的噪声

Guru**** 2387080 points
Other Parts Discussed in Thread: CC1350
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/wireless-connectivity/sub-1-ghz-group/sub-1-ghz/f/sub-1-ghz-forum/1256425/cc1350-noise-in-dcdc-inductor

器件型号:CC1350

大家好、我在一个应用中看到1350芯片的直流/直流路径中存在大量额外的噪声。 它会使器件的待机电流增加一倍、这严重影响我们的电池寿命。 目前、我们的器件在生产测试期间未能解决此问题、因此最好能提供一些关于我们如何解决此问题的指导。

我怀疑电感器布局或电感器选择有问题。 在此设计中、我们使用的是太阳诱电 CBMF1608T100K、这是一种非屏蔽线绕电感器、其布局如下:

我在直流/直流设计方面的经验非常有限、所以我要寻找一些指导。 我查看了设计指南 https://www.ti.com/lit/an/swra640g/swra640g.pdf 、但觉得直流/直流稳压器部分没有很好的帮助。 C6电容器电源布线有点遗憾、如果这可能会导致此问题?

其他说明:

  • 该问题会影响我们大约2%的测试器件。
  • 问题似乎特定于 CC1350器件:将出现故障的 PCBA 上的1350替换为通过的 PCBA 仍将使同一个 CC1350组件失效、相反、另一个 CC1350仍将通过。
  • 在直流/直流电感器和 CC1350芯片之间放置一块金属(我使用了绝缘螺丝刀尖)即可消除噪声、并将待机电流降低到可接受的水平。
  • 将电感器交换到屏蔽多层型号可显著降低噪声(和待机电流)。 我以 Murata LQM18DN100M70L 为例

我捕获了两个器件(由同一电池组供电)上的 VDDR 电压、而"坏器件"看起来噪声要高得多。 同样、我不确定自己在寻找什么、因此如果需要、我很乐意采集更多数据。

这个问题在电流消耗中要明显得多、因此我也要附上一些相关图:(绿色为"好"器件/红色为"坏"器件)

非常感谢任何指示,谢谢!

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    直流/直流性能在很大程度上取决于使用的电感器。 我会使用参考设计中使用的 TDK 器件。 我相信、与 SWRA640相比、它有很多来自不同供应商的有关直流/直流转换器一般用途的应用手册可以更详细地介绍这一点。

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    您好、Olav、

    您能否使用内部 LDO 进行测试、以验证良好器件和不良器件是否使用 LDO 消耗相同的电流?  要对此进行测试、您需要移除电感器并修改 CCFG 文件以使用 LDO。

    在您提到的电压图中、这适用于 VDDR、但观察 VDDS 的电压电平似乎如此。 VDDR 电压应约为1.7V。

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    尊敬的 Diego:

    你当然是正确的,我测量了 VDDS 而不是,道歉。 以下是直流/直流模式下 VDDR 的实际测量值:

    时间标度更小:

    我焊接了电感器并禁用了直流/直流转换器、而且它们在 LDO 模式下也会消耗不同的电流(在不良器件上为3.48uA、而在正常器件上为2.72)。 我将像以前一样附加电流消耗图(绿色显示、红色显示、红色显示、错误)、请告诉我是否需要捕获任何其他内容。

    齐心协力:

    个人:

    谢谢!

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    您好、Olav、

    是否有可能获得具有更高采样率的 VDDR 图表?

    在测试代码中、您是否使用任何外设、或将某些引脚设置为输入或输出? 器件是否刚进入待机状态?

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    这是示波器在较小时间刻度下的最大采样率(50MS/s)。 我假设它"跳跃"的点是有趣的部分。

    每次来看、好设备看起来都是这样的:

    而不良器件是这些较小和较大的突变之间的混合情况:

    如果您想四处寻址、我将附加从两个通道输出250ms 数据: e2e.ti.com/.../analogue.csv

    我正在演示生产测试映像、因此在进入待机模式之前会启用 I2C 和 GPIO 外设(I2C 时钟在使用后会被禁用)。 待机时、我有两个输出引脚和一个输入引脚。 我没想到会禁用它、因为我可以在不同的 PCBA 之间移动 CC1350芯片并看到相同的行为、但我将制作一个测试程序、直接进入待机状态、看看它是否起作用。

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    看到内部 LDO 的电流消耗也较高、我认为可能存在导致较高电流消耗的外设或 GPIO。 检查具有上拉或下拉电阻的引脚是否设置为不消耗电流的状态、并且输出引脚没有向另一个元件提供电流。 请告诉我们刚刚进入待机状态的计划的结果。

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    有道理、但我无法消除噪声或较高的电流消耗。 我尝试了几件事来确定原因:

    1.制作一个测试程序,简单地进入待机状态。 未启用外设、未触发 GPIO。 两个器件仍处于 LDO 模式。 设备用绿色标出好、用红色标出坏:

    平均漏电流会高得多、这可能是由于一些需要复位的有源组件引起的。

    2.焊接所有其它有源外部元件,包括 GPIO 上的拉电阻,以排除它们的干扰。 这再次降低了待机电流、但坏器件与正常器件仍有明显差异、并且会消耗更多电流。 电流消耗与我在上面使用的生产测试计划非常相似:

    3.修改了测试程序以启用 GPIO 外设并将所有引脚驱动为低电平(仅以确保它们不悬空)。 差别很小

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     与您以前使用 CC1350进行的相比、此设计有哪些新的/不同之处?  

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    您好、Olav、

    您能否卸下坏器件、测量 每个引脚的接地电阻并公布结果?

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    该设计与我们的另一个设计非常相似、我们并未观察到该误差模式。 相关差异:

    1. 直流/直流电感器旋转90度下降(同一电感器)
    2. VDDR 上的直流/直流大容量电容器(OP 映像中为 C6)明显更大(此设计中为22uF、之前的设计中为2.2uF)
      • 在此设计中、该电容也放置在电源路径之外、如

    由于我们也在 LDO 模式下观察噪声情况、因此我尝试减小直流/直流电感器(再次 C6)附近的大容量电容。 将其降低到2.2uF 似乎可消除噪声行为。 这也消除了再次启用直流/直流转换器时的噪声。 因此、我尝试了使用 ccfg 选项 SET_CCFG_MODE_CONF_VDDR_CAP、但无法使用22uF 电容器复制权变措施。 由于参考设计中使用了22uF 电容、因此我不习惯在不知道噪声根本原因的情况下降低电容。

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    尊敬的 Diego:

    我可以这么做、我假设您指的是芯片(而不是 PCBA 上的芯片)。 这是 RSM 型号、我使用引脚3作为接地连接。 NC 只是表示我的万用表根本无法测量连接

    # 名称 电阻[欧姆]
    1 RF_P 2.1m
    2 RF_N 2.1m
    3 VSS -
    4 接收_发送 0.8米
    5 x32K_Q1 0.98亿
    6 x32K_Q2 大于240万
    7 VSS 6.4
    8 DIO_0 常闭
    9 DIO_1 常闭
    10 DIO_2 常闭
    11 VDDS2 常闭
    12 DCOUPL 1.0米
    13 JTAG_TMSC 常闭
    14 JTAG_TCLC 常闭
    15 DIO_3 常闭
    16 DIO_4 常闭
    17 VSS 6.6
    18 直流/直流开关 1.5米
    19 VDDS_直流/直流 1.8M
    20 VSS 6.4
    21 复位_N 1.6m
    22 DIO_5 1.1m
    23 DIO_6 130万
    24 DIO_7 130万
    25 DIO_8 1.0米
    26 DIO_9 130万
    27 VDDS 0.9米
    28 VDDR 130万
    29 VSS 7.5
    30 x24M_N 0.7米
    31 x24M_P 0.8米
    32 VDDR_RF 1.8M
    33 焊盘 10米
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    您好、Olav、

    您能否验证提到您未获得测量值(NC)的引脚的测量结果? 您应该能够在这些引脚上读取一些电阻。 尝试使用不同的 VSS 引脚。

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    我不得不使用一些新的探头并使用不同的万用表、但我在这里重复了所有引脚的测量:

    # 名称 芯片[欧姆]
    1 RF_P 1.8M
    2 RF_N 1.8M
    3 VSS 5.3
    4 接收_发送 88k
    5 x32K_Q1 103k
    6 x32K_Q2 2.6m
    7 VSS -
    8 DIO_0 16.9万
    9 DIO_1 16.9万
    10 DIO_2 16.9万
    11 VDDS2 15.1M
    12 DCOUPL 119k
    13 JTAG_TMSC 16.9万
    14 JTAG_TCLC 16.9万
    15 DIO_3 16.9万
    16 DIO_4 16.9万
    17 VSS 5.4
    18 直流/直流开关 131k
    19 VDDS_直流/直流 1.4米
    20 VSS 5.4
    21 复位_N 1.8M
    22 DIO_5 130万
    23 DIO_6 130万
    24 DIO_7 1.2万
    25 DIO_8 1.1m
    26 DIO_9 1.2万
    27 VDDS 220k
    28 VDDR 97k
    29 VSS 6.7
    30 x24M_N 72k
    31 x24M_P 92k
    32 VDDR_RF 1.4米
    33 焊盘 1.7m

    我这次尝试了引脚7和引脚29作为 VSS、得到了类似的结果、希望结果更好。

    编辑:我似乎偶然按下了解决按钮,抱歉,我似乎不能撤消它。

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    某些引脚上的电阻似乎较低。 能否请您在您拥有的好器件上进行相同的测量?

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    确实如此、使用两个良好的器件进行重复测量、而使用另一个不良器件。

    # 名称 错误器件1 错误器件2 正常器件1 正常器件2
    1 RF_P 1.8M 92.4千 92.8k 81k
    2 RF_N 1.8M 92.6k 92.9k 81k
    3 VSS 5.3 6.5 6.7 6.7
    4 接收_发送 88k 101千 101千 95k
    5 x32K_Q1 103k 124K 124K 114k
    6 x32K_Q2 2.6m 46.7k 124K 114k
    7 VSS - 2.9 3.3 3
    8 DIO_0 16.9万 16.7万 17月4日 17米
    9 DIO_1 16.9万 168万 17.3万 17米
    10 DIO_2 16.9万 168万 17月4日 17米
    11 VDDS2 15.1M 14.6M 1500万 15米
    12 DCOUPL 119k 116k 138k 134k
    13 JTAG_TMSC 16.9万 16万 17.2M 17米
    14 JTAG_TCLC 16.9万 16.5万 17.3万 17米
    15 DIO_3 16.9万 16万 17.2M 17米
    16 DIO_4 16.9万 16万 17.2M 17米
    17 VSS 5.4 2.9 3 3
    18 直流/直流开关 131k 126k 1.8M 1.4米
    19 VDDS_直流/直流 1.4米 1.4米 1.4米 1.5米
    20 VSS 5.4 3 3.4 3
    21 复位_N 1.8M 1.8M 1.4米 1.8M
    22 DIO_5 130万 1.1m 1.2万 1.1m
    23 DIO_6 130万 1.2万 1.1m 1.1m
    24 DIO_7 1.2万 1.1m 1.1m 1.1m
    25 DIO_8 1.1m 1.1m 1.7m 1.1m
    26 DIO_9 1.2万 1.2万 1.1m 2米
    27 VDDS 220k 117k 160k 115K
    28 VDDR 97k 94k 130k 15万
    29 VSS 6.7 2.9 6.7 -
    30 x24M_N 72k 90k 90k 83k
    31 x24M_P 92k 100k 100k 78k
    32 VDDR_RF 1.4米 62k 62k 5万
    33 焊盘 1.7m 1.8M 190万 1.2万
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    小更新、我们实施了另一个测试步骤、在组装后和其余生产测试后直接比较待机电流。 由于您似乎怀疑硬件损坏了、我们希望排除测试本身对芯片造成的损坏。 我没有理由相信这些测试会有破坏性、但如果我发现任何有趣的事情、我会发布更新。

    关于上面好器件与坏器件的比较:我注意到、坏器件上的 DCDC_SW 明显更低、这就是您想的引脚吗? 如果是、会导致这种情况的原因是什么?它有什么影响?

    谢谢

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    您好、Olav、

    是的、我怀疑引脚可能损坏、导致电流消耗增加。 我们已经看到 ESD 导致引脚损坏并增加电流消耗。

    您是否能够在组装后和其余生产测试后直接比较电流消耗? 您的生产空间/设备 ESD 是否安全?

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    我明白了。 由于我们使用外部的专业工厂进行生产、所以我们非常有信心生产和测试环境是 ESD 安全的。 我会跟进工厂。

    我还没有任何数字、可能还需要一段时间才能运行新批次、因为我们目前有大量库存。 如前所述、我们只在大约2%的器件中看到这一点、因此我需要一些标度来获取新的故障样本。 但是、当我们比较新测试中的一些数字时、我会发布更新内容。

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    谢谢。 如果您有新的数字、请告知我们。

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    您好、Olav、

    您是否使用 RGZ 封装器件?

    要排除布局问题或电感器问题、 如果您使用 RGZ 封装并且手头有 CC1350 Launchpad、您是否能够将其中一个不良器件焊接到 Launchpad 并测量安装在 Launchpad 上的器件的待机电流?

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    尊敬的 Diego:

    非常好的主意,但不幸的是这是 RSM 封装。