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TPS54231无法用5v输出3.8V

Other Parts Discussed in Thread: TPS54231

您好,请问如何能够使TPS54231电源芯片由5V输出3.8V这样的电压?我设计的电路无法输出,不知道怎么修改才能让他输出正常;我测试6V能输出3.8V,但是5V怎么也无法输出,请帮忙确认,谢谢!

  • 在6v输入的时候看看两个点的波形:1芯片Vcc的电压,看看是否因为有输入肖特基导致此点电压过低2.看看PH点的SW波形是如何情况,在做判断。

  • 无法输出表示输出电压为零,对吗?请问您的电路R21的电阻值是多少?

  • 从现象看,很可能是输入电容的问题,请确认是否是输入电容离芯片Vin太远了,在Vin脚(或者尽量靠近Vin脚)焊一个10uF的电容,如果能正常输出,既可以验证问题所以。

    layout上要求Vin的trace宽一点(输入电流要求),  典型的10uF低ESR陶瓷电容尽量靠近芯片Vin脚。

  • 实际测试PH与BOOT波形,比较奇怪的是当输出增加轻载 15mA的时候,芯片就可以正常工作了.

    另外Boot外加 3.3V 恒压源芯片就可以正常工作,输入电压提高到6.7V也可以正常工作,请问 TPS54231 内部的 charge bump 架构是什么架构的,谢谢!

    TPS54231 Test Report.pdf
  • Hi

       charging pump电路由外部的boot电容和芯片内部的boot电路构成,TI没有提供这一块的电路,但是您可以参考TI的升压chargepump芯片: http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=tps60150&fileType=pdf 见第四页Figure 3. Functional Block Diagram

        建议你确认一下boot电容,要求是0.1uF的陶瓷电容。

        另外建议你去掉R4,R5两个电阻后重新测试,看看效果,原因是PH的波形是MOS打开后然后驱动因为chargepump电压不够而关断的波形,每次启动后成下降趋势,这个除了是chargepump电路异常外还可能是EN设计上的欠压导致的。

         另外您的输入电容建议是10uF的陶瓷电容,靠近Vin脚,建议更换测试看看?

  • Dear Johnsin:

    有都尝试过,没有特别之处,输入电压升高就可以了,外加 3.3V boot 也可以.

  • 请减小C4到1nF左右,补偿的零点太低了。

  •   你好!根据你的报告和现象描述,想确认一下问题:

      1. 5V输入15mA可以正常输出,是只在15mA可以启动和正常工作,还是说在15mA可以启动,之后加减负载都可以正常工作?

      2. 从你的test report看Vout有可能进入输出过压保护(OVTP: above 109%*Vref),所以麻烦你再展开Vout瞬间升压的详细波形看看(Boot, PH, Vout)。

      3. 另外环路是可能有问题,可以按照Scott的建议改为1nF试试。

    Best Regards,

    Randy Wang

  • 查看了一下您的波形图,有可能出现这种情况的原因如下:

    既在同时出现low headroom(输入和接近输出时)和输出负载电流很小的情况下时,Boot capacitor无法充电,导致无法达到芯片内部High side Mos管导通条件造成的输出电压无法稳定保持的情况。

    首先第一个证据是:5V输入,空载展开1图

    PH引脚最后稳定时的电压为1.8到2V, 其实就是等于输出电压,出现这样的情况就是上管关闭,PH和输出还有二极管形成回路。在有电流流过的时候SB340A理论上应该会有0.5v-0.7v的电压降,但是在波形上没有,推测是由于进入DCM模式,空载情况下,电流基本为零,而且没有电流也就无法给Boot电容充电,也就无法继续开通上管。这个推测也满足“没有电流给Boot 电容充电导致无法开通上管”的结论。

    另一个波形图:5V输入,带负载15mA

    从通道3的PH波形可以明显看到:上管开通时,PH电压为5V。当上管关闭时,电压首先被拉低到负值,由于二级管导通,有电流流过。之后,由于电流降为零,进入DCM模式,二极管寄生电容和电感加输出形成回路,造成LC震荡。但是由于刚关闭上管时,有电流给Boot capacitor充电,所以上管还能继续开启并导通。

    我建议您可以参看一下这份资料:http://www.ti.com/lit/an/slva444/slva444.pdf

    可以看到资料里面的Figure 3和测试报告中的5V 空载的情况非常接近。可以作为解决办法。

  • 有道理,不过按照文档里面做一个charge pump的电路,貌似还不如加个假负载来的简单实际,当然是在客户不太在意空载效率的情况下。Any better ideas?

  • 可以增大电感强制控制器工作在CCM。

    但从您的应用看TPS62065或许会更适合。

  • Hi,

    这个问题是由于低压差下boot电容充电不足造成的,建议你采用下述两种方法试试:

    1. 增大BOOT电容,如1uF?2.2uF?4.7uF?看有否改善,但需注意BOOT电容耐压足够大。

    2. 尝试添加下图两个元件,以给BOOT电容提供充电回路。

    谢谢!

  • Jacky这个方案是可行的,但是一者该电路仍然需要大量验证可靠性,二者在负载大时损耗会比较大,超过1A已不建议使用。

    实际上非要是5 to 3.8V应用,小于1A可以采用LDO,损耗不会太大,而较大功率的应用不如采用同步整流DCDC转换器,FCCM(强制连续导通模式)下不会有这样的问题。

  • hi,看你输出电流多大,如果输出电流低于1A, 就没必要纠结用开关电源来做,直接用LDO呢,如果电流超过1A,可以建议用LMR10515X来设计;

  • 你好,

    你描述的现象应该是以下文章说明的问题,请参考。

    http://www.ti.com/litv/pdf/slva547