TPS51216输出问题

1，关于反馈电阻和电感的取值建议参考数据手册SLUSAB9A， R478不能空着

2，MOS管接5Vin是可以

3， 建议抓取VSW节点的波形（分别在空载和重载条件下）

4， VTT和VTTREF这个内部的LDO没有输出是因为你的VCC1V8处电压不稳，所以你首先要解决的是开关电源的输出问题

1.因为TPS51216输出电压上限为1.8V，VREF输出的参考电压即为1.8V，

因此R477选取为10K后为了是REFIN为1.8V所以讲R478悬空，

如果R478必须要焊接电阻那么需要1M左右的电阻方能满足要求。

2.另外为了验证是否是R478导致输出不正确，在R478处焊接过50k左右的电阻，

将REFIN设置为1.5V，但是测量mos管后级的输出仍旧是0.736V，

所以怀疑是本身控制环路有问题，希望帮助复查在电阻、电容、mos管选型上是否需要优化。

另外boost管脚是否需要二极管进行上拉？

关于电感电容的取值参考数据手册上的公式即可。另外boot电容处可以不加上拉二极管，只要你V5IN进来的电压是稳定5V，其内部已经存在二极管了， 关于MOS选型只要保证其栅极驱动电压为为4V左右即可。

关于环路，由于该为DCAP控制，环路上只要注意输出电容的选取就可以。

建议在的VREFIN处再加一个小电容0.1uF左右

所以建议你可以将MOS管驱动电压波形， VREF和VEFIN处电压， VSW波形抓取一下， 谢谢

您好，

请问电感的耐流值选取的是多少？

电感选型为IHLM2525CZERR47M07(0.47UH) 饱和电流为25A

另外根据datasheet 第17页的稳态要求

目前mode管脚下拉电阻式200k，意味着switching frequency是400Khz

根据目前设计Cout为330uf左右，ESR估计为8毫欧

公式左侧1000000/(2*3.14*330*8)Khz=60

公式右侧400/3Khz=133

由于除了330uF以外还并联了其他小电容，等效电容值会更大，是可以满足稳态条件的。

另外是否根据上次的分析在R478处增加1M欧姆的电阻？

目前是根据根据datasheet手册21也的要求进行计算设计

1.计算反馈电阻：

公式中R1取10K，就是原先原理图中的R477，由于输出Vout是1.8伏，公式中分子极小R2近似为无穷大

根据 Vental Mao的反馈R2不能浮空，所以选取了1兆欧的电阻尽心焊接；

2.计算电感数值

（3/（12A*400K））*（5-1.8）*1.8/5=0.86uH，实际焊接值为0.47uh对应的Imax电流为18.38A左右

3.计算Rtrip，在室温环境下Itrip = 10uA，假设Iocl = 8A 

MOS管的导通电阻为5.5毫欧

计算Rtrip = 8*（8-（（5-1.8）/（2*0.47uH））*1.8/400/5））*5.5m/10uA = 21.71k 实际焊接36.5k，对应过载电流为11.36A

4.输出电容选择

实际选取松下poscap电容2R5THE330MF

电容值为330uf，耐压值为2.5V，ESR为15毫欧，后级芯片上的0.1uf和0.01uf小电容暂时不考虑在内

1/(2*3.14*330u*15m)=32.16k < 133.3k = 400k/3

1.8*15m/400k*0.47uh=143mV > 20mV

综上所示，在理论计算层面没有太大问题，但是后级mos端就是没有输出，请技术支持参考

各位TI工程师，能否根据目前我反馈的情况提供一个测试的思路

目前我觉得从设计角度排查没有找到不稳压问题的根本原因，请各位指点。

把DRVH和DRVL信号抓出来看看，看看驱动信号对吗？

请问有没有驱动节点波形的参考文档，我想参照后进行对比和分析，谢谢Max Han

因为这个芯片没有EVM，所以暂时没有

你可以测试后发出来，大家一起帮你看看

好的，谢谢Max Han。下周一会附上测试波形，届时希望各位工程师能够一起分析一下。

通过检查PCB布线发现TPS51216的pin7（GND）是直接连接到芯片底部的热焊盘上，

请问这样的连线是否会影响控制回路并引入噪声？

GND and PGND (power ground) should be connected together at a single point.

TPS51216哪些管脚一定要参考PGND呢？

如果没有单点接地是否会有非常大的影响，是否有补偿手段？

关于布局布线请参考数据手册的23-24页，里面有很详细的指导，谢谢

@Vental Mao

我是想问如果目前gnd和PGND没有实现单点接地的情况下是否会对后级的稳压产生决定性的影响？

你好，我没有遇见过您说的这种情况，但我从理论上理解是这样的：如果PGND和GND之间没有单点接地，而是通过长导线连接，这样就等效为PGND和GND之间存在电感，阻止了高频信号流向地。若高频信号的哦频率是落在该电路的穿越频率内，则会对电路的稳定性造成影响。 谢谢

@Vental Mao

目前GND和PGND是共地的，直接用过孔至地平面，而不是GND使用单点连接至PGND

所以附上的PGND和GND的PCB连接图，都是直接连接在一起打孔到地平面，如此做是否会影响环路的稳定性？

您所说的GND和PGND之间用长引线的情况目前不是的，而是出现多点接地的情况。

请答复

@Max Han @Vental Mao以及各位Ti工程师答复

1.8V处波形，是否是电容失效了？测量点位sw后级，即电感和大电容交汇处，峰值都没到1V，有明显的三角波。

使用万用表测量时，均值电压0.736V，不管REFIN如何用电阻配置输出都是这个结果。

DRVH处波形，示波器10V每个，感觉开关频率是正确的，但是波形毛刺非常厉害

DRVL处波形，和上mos管栅极驱动波形一样，毛刺明显

是否意味着驱动线上的干扰非常严重？

正常情况下的波形是应该如下的

目前上mos管和下mos管驱动线处有较大的干扰信号导致，输出电压不稳是否有改进措施？

请问如何能够判定干扰源在哪里？

另外根据Vental Mao所说

“如果PGND和GND之间没有单点接地，而是通过长导线连接，这样就等效为PGND和GND之间存在电感，阻止了高频信号流向地。”

我的理解是：需要在GND和PGND之间增加引线引入电感来屏蔽高频信号。

请问是否可以理解为干扰是由GND反馈至PGND么？（一般在PCB上面PGND才是和全局的“地”共在一起的）

要实现单线连接是否理解为芯片的pin7通过长引线连接至PGND（即整板的地）？

另外芯片底部的powerpad在连线时是作为GND对待还是PGND对待？

另外，我对图的注解有错误，mode管脚接的是200k

开关平率设置为400khz，周期应该为2.5us，从图中显示情况来看

应该认为tps51216的mos管驱动管脚不正确，时而有脉冲输出时而没有

而且信号有周期规律为500us，即2khz。

请问这个干扰源是从哪里来的？

这样接问题不大

你好，你的测试条件是什么，Vin， Vout， Iout。希望可以在示波器上同时显示DRVH和DRVL以及SW波形，谢谢

另外，最好也抓下输入电压波形， 从你之前给的图片来看，有可能是被保护，在一直重启，但是具体是什么保护看不出来，需要你更多的信息，谢谢

@Vental Mao

"这样接问题不大" 是指按照上次发的PCB中，PGND和GND直接共用电源层的解法问题不大么？

另外，想问一下datasheet上有一个light-load oepration的感念，如果负载脚清实际电流低于Iload（LL）是否会有图中现象？

（解决的方法是不是需要更换感值较大的电感）

@Vental Mao

目前测试条件是Vin为5V，Vout设计为1.8V，

假设每个内存颗粒最大电流是500mA，4颗工2A，CPU中的内存控制器需要380mA

总共设计最大为4.5A，综合波形之后会测量。

是的，可以这样接。

另外轻载模式下，该芯片波形也不会如你图片所示，该芯片轻载模式下SW波形和DCM模式下类似

另外，合理计算Rtrip电阻，确保OCL的电流值大于负载电流的波峰值。

同时在测试时，要保证稳压源的功率足以满足后续电路的功率消耗

@Vental Mao ，请参考

DRVH和DRVL处波形对比图

DRVL和SW对比图

DRVH和最终输出端对比图

你好，可以将时间轴的间隔变小么，最好可以同时显示SW ，DRVH， DRVL， 谢谢

另外方便测一下Vin的波形么

@Vental Mao

目前我想到一种可能是CSD87331Q3D的GS（th）为4.5V~8V，而我的Vin是5V可能无法保证栅极驱动的稳定

请问是否有封装兼容的GS（th） 1.4V~3V之间的MOS管？目前的封装是LSON-CLIP，请回复。

请问：

1.目前mos管的选型为CSD87331Q3D是否合适？（Vgs（th）为4.5伏）

2.在该mos管选型下，VIn设计为5V是否可以？（是否一定要大于8V，在8V~12V范围内取值）

从数据手册上来看，5V是没有问题的，还有决定MOS时候导通的电压是由V5in决定，而不是Vin（当然在你的图里面两个pin脚是连在一起的）

个人觉得应该还是你的输入端也就是Vin电压不稳，请测试Vin的电压波形

@Vental Mao

目前在mos管上加上12V电压，在输出端可以测得1.8V。

请问是否是由于占空比导致mos管工作有问题？

1.8/12和1.8/5，在mos管驱动是有何种却别？

两种情况下的占空比都属于正常工作范围之内，没有明显区别，

个人觉得是不是你把输入电压太高，你的稳压源输入功率也随之提高，就能带动后续负载。

你尝试在5V输入时，将稳压源的current limit设在3A，看是否得到正常的输出

@Vental Mao 

目前在空载情况下测试，不论mos管接5V还是12V，终端都有输出，且为1.8V

带载之后不论12V还是5V给MOS管供电，输出端都没有输出。

经过测量，发现Drvl的信号质量较好，而drvh的信号干扰较大，请问是否有方法可以优化？

带载后无输出，是否是应为mos管本身的载流能力不足呢？

@Vental Mao 

负载加重后，TPS51216的MOS管驱动波形的占空比会发生变化么？

在下mos管处是否需要增加续流二极管？

负载加重不会影响占空比的变化，

下mos管外加续流二极管可以让SW点的ring变小，对其带载能力影响不大（在mos导通的情况下）

带载后无法正常工作，一般有两种情况，一个是输入端功率不够，一个是芯片被保护了

对于DRVL信号较好，DRVH信号干扰较大，方便把波形上传一下么。主要原因估计还是因为其不是正常工作，所以驱动波形不正常。

空载时波形也是干扰较大么？

对于MOS管的带载能力，数据手册上显示的值带动你4A的负载是可以的

请问方便微信或者qq沟通么？时效性会强一些，交流也更加充分一些。

我的邮箱是lujunbiao@mcuris.com，如果可以请发联系方式给我，谢谢。

@Vental Mao 

根据昨天情况，今天截取了2张轻载和重载下的DRVH的波形图，发现振铃现象明显

下图为轻载时候波形

下图为重载时候波形，由于输出没有到1.8V，可以看到DRVH上的干扰是很大的，请问是何种原因？

请问驱动端的高频信号是从哪里产生的？

高频信号的串扰路径流经哪些信号？

@Vental Mao

根据目前情况总结下来，DRVH信号在轻载的是否能够输出正确的占空比波形，由于轻载占空比波形不连续，后续的振铃波形不对后级稳压电路产生明显影响。

当负载增大到一定程度后，DRVH需要输出连续的占空比波形来驱动后级mosfet，此时由于信号尾部的振铃叠加到后一个周期的占空比信号上去了，导致了后面对mosfet的驱动产生了干扰。

请问是否有办法滤掉尾部的振铃信号，续流二极管是否可以起到滤波效果？

DRVL的信号质量一直是比较好的，但是当负载变大后也会出现相位不稳的情况，估计是收到了DRVH信号的影响。

DRVH信号上的振铃如何去掉？

下图为轻负载下，DRVH上的尾部振铃。

另外在低负载下，DRVH的占空比是满足1.8/5=0.36的。

请各位TI工程师提供解决办法。

提供输入端5V的电压测量波形如下：

目前没有发现5V的输入端有问题或者压降，请参考

目前在轻负载情况小DRVH是非连续的占空比信号，随着负载的变大DRHV将会逐步缩小占空比信号之间的时间间隔，最终成为连续的占空比信号，

是这样么？

如果占空比信号已经联系产生，但是后级没有稳压到1.8V，那么DRVH和DRVL是会保持当前占空比还是会增大占空比？

目前提供了输入端的信号是否可以判断出问题原因了？

请问各位TI功能师，能否提供后续的测试思路？

另外TPS51216一共有几种工作模式？

D-CAP模式是指VDDQSNS在低于REFIN时打开上mosfet一个固定的时间，请问这个时间是2.5us*（1.8v/5v)么？

另外当负载变重后TPS51216是否会进入PWM模式，即输出连续的占空比波形？

如果发现输出的占空比波形不连续，时有时无意味着什么问题？

你好，

可以提供一下你的PCB layout么。

你的驱动波形发生震荡有可能是layout没有合理布局导致，

1， 输入电容要靠近芯片，

2，SW节点的面积要尽可能小

3， 最好是4层板， 一三层用来走信号线，二四用来屏蔽干扰

4， FB走线应远离高频噪声源，如SW

5， 输出电容应选取陷波频率在震荡频率附近的瓷片电容

6， 电流环路的走线尽可能短，以减小寄生电感

可以，目前是Cadence的allegro版本，可以么？

目前测试结果是在sw节点增加snubber电路，即可实现1.8V输出。

后续原因分析需要加强理论学习后总结。