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TUSB2E22: 关于USB 2.0-eUSB2 双路中继器芯片的功耗与发热问题

Part Number:TUSB2E22

我在新设计的产品中使用了TUSB2E22YCGR这颗eUSB2芯片,但在规格书中并没有找到TUSB2E22YCGR的功耗参数。

本以为TUSB2E22YCGR是一颗微功耗IC,在PCB设计中并没有充分考虑到这颗IC的散热问题。

然后在实际使用中发现,TUSB2E22YCGR的发热较为严重,IC表面温度测试达到了70℃,而PCB面积比较小,长宽只有3cm*1.5cm,PCB背面的温度都有60℃左右。

然后测试到1.8V下,TUSB2E22YCGR的工作电流约为80-100mA。

所以希望TI的工程师能告知一下TUSB2E22YCGR这颗IC的实际工作电流和功耗大小。

因为PCB面积较小,这样的发热问题改如何改善?

Kailyn Chen:

您好, TUSB2E22 能正常工作吗?

因为 TUSB2E22 的芯片结温最大能到105度,所以在70度是在正常范围内

我建议您用热阻theta Ja根据芯片功率,计算下芯片结温,看是否和测试的一致.

Tj=theta Ja*Pout+TA

其中Pout等于输出功率+静态功耗

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Ken Li:

也就是说 TUSB2E22 正常工作时就会有大量发热是吗

 TUSB2E22 能正常工作,但是这个温度确实太高了,不确定长时间工作是否会有风险

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Kailyn Chen:

您好,  TUSB2E22的dataseet中确实没有关于工作电流的参数可以参考,但是可以看出它的热阻theta Ja的值就比较大,功率每升高1W,温度就上升73.5度. 所以我的建议是测试下它的输出电流,计算输出功率, 然后空载时的静态功耗, 根据Tj=theta Ja*Pout+TA计算下芯片结温,如果测试的结果和根据热阻计算的结果一致,那说明没问题. 

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Ken Li:

非常感谢您的耐心解答,很有参考价值。

我这边测到的TUSB2E22YCGR的1.8V电流输出100mA左右,3.3V电流输出是18mA,理论上温升只有16,7度,加上室温25,6度(空调间),IC温度应该只有4,50度才正常,70度的话,确实很不对劲

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Kailyn Chen:

您好,有没有多测试几片TUSB2E22,结果类似吗?

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Ken Li:

是的,这一批做的50pcs样板都是这个情况

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Kailyn Chen:

您好,我看您的问题也在英文E2E上咨询过美国工程师了,他的回复是私发给您测试条件和装置,如果您收到了,可以对比下您的测试条件是否一致。 另外,您是使用的EVM板? 50pcs是demo板吗?在哪里够买的?

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Ken Li:

我也有向TI的在线客服咨询这个问题,他有在和美国那边反馈,不过英文E2E上我并没有发布问题,我想有可能是客服发布的。我这边使用的我们自己设计的产品样板,并没有购买TI的EVM板。美国那边会发Demo板给我这边测试吗

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Kailyn Chen:

您好,demo是需要购买的, 那关于TUSB2E22的功耗问题,我这边也再确认一下。

另外也和您确认一下,这批功耗比较大的TUSB2E22是在哪儿购买的? 

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Ken Li:

TUSB2E22是Ti官网购买的。
我想我确定了导致芯片如此高温的其中一个比较大的原因。
我把模块上的LDO供电断开,由另一块只有LDO电平转换电路的模块供电,TUSB2E22YCGR的温度果然下降了,在外部供电后,芯片表面的温度只有51℃左右。
而LDO电源的那块模块板因为LDO的发热,PCB温度在45℃左右。我想应该就是PCB面积太小,散热效果太差,而LDO的发热导致TUSB2E22YCGR周围的温度上升,在加上芯片的热阻造成的温升才使芯片的温度提升到了70℃。
后续考虑使用DCDC替换LDO,那样就可以减少电平转换过程中损失的0.4W的功耗,减小发热量。
 
但是关于工作电流方面还是有些疑惑,希望你们可以提供TUSB2E22YCGR规格书上没有的关于各状态下电流和功耗的参数,非常感谢!

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Kailyn Chen:

好的,关于TUSB2E22的各状态下的电流参数,我这边再去确认一下。 

如有回复,会立即回复给您。 

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Ken Li:

好的,期待您的回复,非常感谢

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Kailyn Chen:

您好,抱歉回复晚了。 关于TUSB2E22的功耗信息,参考如下,可以看到在2 port 高速模式下,1.8V供电的电流大概180mA左右,单port active状态下,1.8V 在90mA左右。

Power for TUSB2E22:

3.3V (typical)
1.8V (typical)

Sleep 
150 uA
15 uA

High Speed – 1 port
18 mA
90 mA

High Speed – 2 ports
36 mA
180 mA

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Ken Li:

port1的值和我这边测试到的值差不多,非常感谢您的帮助

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