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TPS767D3: TPS767D318输出1.8V波形出现震荡，表现为锯齿波

Xin Chen
Prodigy 20 points
Part Number: TPS767D3


我司产品中使用TI的LDO芯片：TPS767D318，电路原理图如图1所示，出现以下问题：出厂检验时，产品系统功能正常，在工程现场运行一段时间后，DSP芯片无法启动，测量LDO输出1.8V的波形如图2图3所示。请问出现锯齿波的可能原因是什么？（将电路中的钽电容C25使用电烙铁补焊，或者使用热风枪取下钽电容C25后再重新焊接，DSP芯片可以正常启动，测量1.8V波形正常。）

image.png

图1  LDO应用电路图

image.png

图2  LDO输出1.8V波形

image.png

图3  LDO输出1.8V波形

  • 0
    TI__Mastermind 40175 points

    您好，

    已经收到了您的案例，调查需要些时间，感谢您的耐心等待。

  • 0 回复 Taylor
    TI__Mastermind 40175 points

    生产中的焊接时，C25电容的焊点存在虚焊等工艺缺陷，在静态或温和条件下问题没有暴露，但在稍微严苛的环境下持续运行，虚焊问题越来越严重，引入额外电阻，导致LDO输出电容的等效ESR值超出稳定范围，引发自激振荡（锯齿波）。检查一下电容以及焊接是否存在问题。

  • 0 回复 Taylor
    Prodigy 20 points

    （1）我们也怀疑过焊接问题，将部分异常单板送回焊接厂家进行了分析，包括显微镜检查焊点和锡膏润湿明显，进行X-Ray照射检查焊端焊锡，检查结果均正常，3个单板C25钽电容的焊端是满足标准 IPC-A-610 H 的标准中关于焊接外观的 3 级要求（3 级为最高要求，一般是按 2 级要求执行）。以下为一些焊接检查的图片，以供参考。

    （2）同时，我们也对C25坦电容送检进行了失效分析，4只送检样品，仅发现其中3只样品的漏电流不合格，其他检查项均合格！且分析厂家未能给出失效明确原因！下图为失效分析报告中的电性能测试记录图片，以供参考。

  • 0 回复 Xin Chen
    Prodigy 20 points

    查看使用的LDO芯片手册（TPS767D3）有提到建议使用的输出电容最小容值为10uF,同时在其应用手册中，提到如果使用的输出电容容值小于10uF会导致可用的稳定性范围减小，详细如下图所示。实际应用电路中，1.8V输出端其负载电流为276mA，使用的输出电容为10uF的钽电容，从电路器件设计参数考虑，是否可能导致电路稳定性较低，进而输出电压波形呈锯齿波？

  • 0 回复 Xin Chen
    TI__Mastermind 40175 points

    4只送检样品，其中3只样品的漏电流不合格，这个比例已经很高了。

    结合手册的描述，可以用换大一点的电容替换现在的试一下。

  • 0 回复 Taylor
    Prodigy 20 points

    我会尝试您提出的更换更大一些电容测试的方案，但我还是想请您帮助分析下，本应用电路中选用的10uF坦电容是否可能导致LDO输出不稳定进而产生震荡的锯齿波？

  • 0 回复 Xin Chen
    TI__Mastermind 40175 points

    根据数据手册的描述，这个是有可能的。

    可以更换电容试一下，看是否有改善。

  • 0 回复 Taylor
    Prodigy 20 points

    好的，谢谢，我会试下这种方式！还想请教下：根据我们测量LDO输出的1.8V波形（见帖子最开始描述中图2，锯齿波），是否可以判断该波形由于坦电容ESR变大还是变小导致的？谢谢

  • 0 回复 Xin Chen
    TI__Mastermind 40175 points

    理论上是ESR变小导致。 

    当ESR太小时，电路中的稳定零点会漂移到高频率，失去补偿作用。高频段相位裕度不足，就会引发高频振荡，表现为锯齿波。