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TPS63070大负载启动异常

1.测试电路板:TPS63070官方DEMO,型号为TPS63070EVM-693


2.输出电压:5V(VSEL引脚接高,输出电压为5V)
3.输入电压:9.8V,确定芯片工作在BUCK模式下
4.PS/SYNC引脚接低电平,强制芯片工作在PWM模式
5.负载:大功率电阻,5欧姆/50W
6.测试过程:
a.空载启动,输出电压为5V,电源芯片工作正常;
b.带负载启动,输出电压为3.0V左右,输出电压不正确,电源芯片工作不正常。查看上电过程中输出电压波形,电压上升到3.85V之后下降到2.9V后稳定。

此时L1引脚波形如下,方波占空比30.7%,符合9.8V输入,2.9V输出条件.

c.空载启动成功之后——即PG引脚输出高电平之后,再带电接入负载,输出电压基本不变。也就是上电成功之后,再将负载电流从0A上升到1.25A,输出电压基本不变,符合芯片手册中负载传输相应曲线

d.将VSEL引脚接地,输出电压为3.3V。此时带负载启动,输出电压为3.3V,输出电流0.825A。芯片正常工作。
e.将VSEL引脚接地,输出电压为3.3V。此时将负载电阻改为2欧姆/50W,计算输出电流1.65A。此时带载启动,输出电压降为为1.8V,电源芯片工作不正常。
7.分析:
从第6项的a-c测试,基本可以分析到,1.25A负载条件下,芯片的启动过程收到影响。查看芯片手册,图表17和19分别描述了输出电压为7V和9V的情况下输出电流的大小,可以读出10V输入电压时,输出电流最大为0.88A和0.78A。我理解这表示输出电流大于这两个数值的情况,会影响芯片的正常启动,所以此时芯片输出不正常。


从第6项的d-e测试,也可以验证输出电压设置为3.3V条件下,启动电流仍然是有限制的。

8.我的疑问是之前的分析是否正确,如果正确,应该如何解决这一问题。非常感谢!

Johnsin Tao:

Hi

   从描述看看起来是电流限制住了,但是按照你的条件,板子是可以带载超过2A的。

   能够用电子负载再确认一下? 

yang yu17:

回复 Johnsin Tao:

木有电子负载啊,只有电阻

yang yu17:

回复 Johnsin Tao:

嗯,你提到使用电子负载,目的是测试负载电流在从小到大的变化过程中,电路启动之后输出是否正常?比如说电流达到某个阈值之后就被钳制住,电路启动不正常

Johnsin Tao:

回复 yang yu17:

Hi

   主要是不确认你电阻负载的特性,但是你可以放心的是EVM是不会有问题的,所以才让你用电子负载确认。

   电子负载可以满载启动也可以调的。

yang yu17:

回复 Johnsin Tao:

产品会有输入电容和电感的影响,但是纯电阻的寄生电容和电感都不会很大。测试过程中我用的就是纯电阻,这个测试不成功。之前也尝试过输出接我们的产品,但是启动同样不成功。

yang yu17:

回复 Johnsin Tao:

你好,我使用WEBENCH软件对TPS63070进行仿真,发现在重负载的条件下,实际输出电压会小于设计电压,这一点与实际测试相符。

仿真电路和参数:

仿真结果:

我的分析如下:

手册中在Soft Start一节中提到:During soft-start, as long as the output voltage is below the power good threshold, the input current limit is reduced to typically 1A.在软启动期间,输入电流会限制到1A,我认为在输出电流>1A的情况下,就是这个软启动的设置造成了输出电压不正确。

由框图可见,在buck模式下,红色框内的两个mos管工作,Current Sensor 会监测高端MOSFET电流,在输出电流>1A情况下,Current Sensor报警,从而通过控制gmc来改变MOSFET控制端占空比,于是造成输出电压降低的情况。

user5234541:

回复 Johnsin Tao:

您好,我们的板子在使用的时候也出现了这种情况,就是转5V电压部分在只接入一部分负载的时候正常工作,但是再接入其他负载的时候,开关需要来回打开好多次才能使转5V部分工作,请问出现这样子的情况会有哪些可能原因造成?

yang yu17:

回复 user5234541:

我没有继续深入的研究这个,直接就没有用它。我理解是上电过程中负载的大电流导致芯片内部过流保护启动,从而影响启动过程。解决的办法也是从控制启动电流入手,比如负载电路在上电成功之后的一个时间点再使能EN、设置负载电路缓启动时间SS或者使用电子开关控制负载电路的供电。具体办法你就要根据你的实际电路选择了,可以做实验。

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