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TPS544C20限流和动态负载问题

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Hi TI Expert

 

春节前我们收到了10G IO Card的第一批样品, 在加载FPGA时发现产生3V3_RAWTPS544C20及其外围电路有点问题, 具体失效现象以及debug过程如下:

 

失效现象 我们10G IO Card上总共有5pcs KU3P FPGA, 加载每片FPGA的功率变化大概4~5W, 在加载第一, 二, 三片FPGA都能正常, 但是当第四片FPGA加载完成时(整个10G IO Card的输入功率大概40W)会造成整个系统重启, 我们用示波器抓取了3V3_RAW的电压波形, 发现3V3_RAW在第四片FPGA加载完成时掉电了100ms, 12V 输入电压不会有此现象。

 

针对上述的失效现象,我们做了如下的分析

 

  1. 在不加载5pcs FPGA的情况下(输入功率大概19 ~ 20W),在TPS544C20的3V3_RAW的输出电容两端用电子负载去加载,  能带25A负载,与此同时, 我们有尝试如下的动态负载测试:

  1. 0A ~ 10A ~ 0A, slew rate: 10A/us……………………………… ….3V3_RAW  output voltage no problem

  2. 10A ~ 20A ~ 10A, slew rate: 10A/us……………………………… 3V3_RAW  output voltage no problem

  3. 15A ~ 20A ~ 15A, slew rate: 10A/us……………………………… 3V3_RAW  output voltage no problem

  4. 0A ~ 20A ~ 0A, slew rate: 10A/us…………………………………. 3V3_RAW  output voltage no problem

  5. 0A ~ 20A ~ 0A, slew rate: 10A/us…………………………………. 3V3_RAW  output voltage is fail if each load only have 1ms

     

  1. Disable掉如下TPS544C20 的CTL, 在其3V3_RAW的输出电容两端直接从外部灌入3.3V,  这时再重新去加载5pcs FPGA, 加载FPGA成功, 这样就排除了由3V3_RAW产生的3.3V, 1.8V和0.9V电路

  2. 经过上述1,2的测试分析,我们初步怀疑是产生3V3_RAW的TPS544C20及其外围电路有点问题,为了进一步定位问题, 我把TI的TPS544C20的DEMON板做了一些小的修改,

    替换了一些输出电容,电感和反馈电阻,从而使原本输出1.0V的TPS544C20的DEMON板能够输出3.3V, 与此同时再把这个DEMON板的3.3V飞线到我们的10G IO Card,然后重新加载5pcs KU3P FPGA, 能成功加载。

  3. 针对上述1,2,3的分析, 对比TPS544C20的DEMON设计, 我们尝试对10G IO Card的3V3_RAW线路做了一些debug, 具体如下:

  1. 以上1,2,3测试都是基于D-CAP2 模式

  2. 增加或减少开关频率-------> 没有改善

  3. 改变补偿COMP电容, 8.2nF-->10nF-->22nF-------> 没有改善

  4. Connect AGND2 with DGND together--------> 没有改善

  5. Delete RC (C247,R457)--------> 没有改善

  6. 继续尝试其他的debug---

 

 

 

 

10G IO Card 3V3_RAW design:

 

 

 

 

TPS544C20 Demon Board 3V3 design:

 

 

 

 

Best regards,

Bruce