TMS320F28377D: TMS320F28377DPTPT:1.2V VDD 被钳位至 2.1V,怀疑 DSP 内核损坏或 DC-DC pre-bias 启动异常

Part Number: TMS320F28377D
Other Parts Discussed in Thread: TLV62568,

电源架构

 
12V → LV2842XLVDDCR → 5V ─┬→ TLV62568DBVR → 3.3V (VDDIO)
                                              └→ TLV62568DBVR → 1.2V (VDD)
  • DSP:TMS320F28377PTP
  • VREGENZ:接 VDDIO(禁用内部 VREG)

目前已累计测试 2 片 TMS320F28377DPTPT,故障现象完全一致。

上电时序(示波器实测)

波形 电源轨 软启动时间 备注
图1 12V 输入 10ms 外部电源自带
图2 12V→5V (LV2842) 2.5ms 正常
图3(黄) 5V→3.3V (TLV62568) <1ms 正常
图3(绿) 5V→1.2V (TLV62568) <1ms 被钳位至 2.1V
  • 3.3V 和 1.2V 均由同一型号 TLV62568DBVR 生成,斜坡时间均 <1ms,几乎同步启动
  • 系统总功耗:输入 11.6V / 0.105A / 1.22W,未见异常
  • DSP 上电后5分钟微微发烫40~50度左右

    图1 输入电源12V的波形,缓启动时间10ms 

    图2 LV2842XLVDDCR芯片,12V转5V波形,缓启动时间2.5ms 

    图3 TLV62568DBVR,黄色为3.3V,绿色为被钳位到2.1V的(本应该1.2V输出的)波形,缓启动时间都在1ms内 

问题演变过程

  1. 最初采用 PMOS 缓启动电路(499kΩ×2 分压 + 1μF 电容,≈16.6ms),12V 输入电源自带 25ms 软启动。整体上电偏慢,1.2V 被钳位至 ~2.1V
  2. 将缓启动电容改为 100nF(≈1.6ms),无效;缓启动波形出现振荡跌落。最终完全移除 PMOS 缓启动、短接供电
  3. 移除前端缓启动后,3.3V/1.2V 建立时间均缩短至 <1ms,但 1.2V 仍被钳位至 2.1V,后稳定在 2.0V
  4. 拆除 1.2V 的 TLV62568(U5),仅给板子供 3.3V——1.2V 轨仍被抬至 ~2.0V,说明电压来自 DSP 内部(ESD 二极管从 VDDIO 灌入 VDD)
  5. 在 1.2V 轨上并联 20Ω 假负载(2.0V ÷ 20Ω ≈ 100mA),1.2V 电压不被拉低——说明灌电流远大于 100mA,ESD 二极管行为已异常

已排除的疑点

  • 1.2V DC-DC 反馈电阻:Rtop=100kΩ / Rbottom=100kΩ,Vref=0.6V,空载输出 1.2V ✓
  • VREGENZ 已正确接 VDDIO(禁用内部 VREG)✓
  • 电源时序已优化至两轨 <1ms 同步 ✓
  • 原理图部分截图见图 4
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问题

  1. TLV62568 在输出已被 DSP ESD 预偏置至 2.0V 的情况下,是否支持 pre-bias 启动?还是内部检测到 Vout > Vref 后会拒绝启动?
  2. 仅给 VDDIO 供电时,VDD 被抬升至 2.0V 并灌入超过 100mA(20Ω 假负载无法拉低),是否已足够判定 DSP 内部 VDD-VDDIO 之间发生栅氧击穿?
  3. F28377 手册中 VDD 和 VDDIO 的轨间压差要求 ≤0.3V,但两路 TLV62568 在 <1ms 内同步——这种 sub-ms 级的微小启动延迟差是否仍可能导致长期的 ESD 结构退化?