TPS61020使用中出现的问题
系统使用中的应用简述如下:
系统电源采用锂电池供电,MCU使用MSP430F247,开关电源芯片使用TPS61020,TPS61020的输入端是3.6V锂电池经过一个肖特基二极管供电,SW段的输入电感为33uH,输出端输出电压为4.2V,主要给GSM/GPRS模块供电,瞬间需要大电流。平时系统处于睡眠状态。MCU外接了超声波,频率大约在1MHZ。
问题:
1.现场使用时发现存在部分终端在使用过程中TPS61020芯片发热,此时输出端输出电压达不到GSM/GPRS需要的电压,而且TPS61020芯片发热后,回复不到正常状态,导致电池电量耗尽,终端报废。
2.实验室检测时,偶尔也出现TPS61020芯片发热,无输出电压的情况,此时把锂电池供电断开后在上电,系统又回复正常。
3.实验室测试,TPS61020芯片输出端加8欧姆的电阻,输出电流大约在500mA左右,此时TPS61020芯片输出电压处于临界状态,在多次的测试中,有时候有输出电压,有时候没有输出电压。
4.实验室测试,TPS61020芯片输出端的负载电流大于500mA时,输出端无输出电压,此时IC是不是进入了保护状态,如果是此种情况,我在使用中要是输出电压驱动GSM/GPRS模块,瞬间电流可能会达到2A,此时IC是不是会出现电压跌落比较大,导致后级的GMS/GPRS模块工作不正常。而且在负载电流比较大的时候,IC没有出现发热情况。
5,实验室测试时,对整机进行静电测试,测试完成后,发现TPS61020芯片发热,输出端电压大约在2V左右,经过反复试验测试,发现TPS61020芯片自身发热消耗的电流高达500mA。此时手动把芯片的使能端时能,SW引脚的波形显示的震荡波的低电压高达3V左右,不能拉低。
疑点:
1.该芯片的输出电流最大为多少?
2.该芯片的输出是否能够稳定驱动GSM/GPRS模块,进行大数据包通信?
3.芯片发热是否是芯片自身自激造成?因为负载电流大的时候,输出电压降为0V,芯片没有发热情况。
4.有没有更好的替代芯片,可以解决当前出现的问题?
5.我们当前需要修改电路,最新的电路设计中使用的是TPS61030芯片,按照上述的描述,我即便是更改了电路,IC发热的情况是不是也不可避免?
希望你们能够进行测试,急盼回复。
Trevor:
Changjing,
1.该芯片的输出电流最大为多少?
见数据手册第一页:be used for generating 5 V at 500 mA from a 3.3-V rail or a Li-Ion battery. 查看数据手册,在4.2V输出电压下,最大的输出电流为0.8A。
2.该芯片的输出是否能够稳定驱动GSM/GPRS模块,进行大数据包通信?
视GSM/GPRS所需要电流、输入电源,外围器件选型等情况而定
3.芯片发热是否是芯片自身自激造成?因为负载电流大的时候,输出电压降为0V,芯片没有发热情况。
芯片发热是芯片自身损耗造成的,损耗主要包括栅极驱动损耗,开关损耗和导通损耗。,输出电流越大,其损耗越大。输出电压为0V,IC基本不工作,芯片就不会有发热情况。
4.有没有更好的替代芯片,可以解决当前出现的问题?
使用大点的switching current limit的器件,如TPS61030, LM3478,LM3481
5.我们当前需要修改电路,最新的电路设计中使用的是TPS61030芯片,按照上述的描述,我即便是更改了电路,IC发热的情况是不是也不可避免?
TPS61030在输出电压为5V时,其输出电流峰值为2A应该是没有问题的。
TPS61020的电感不需要使用33uH这么大的电感,建议查看下以下参考设计。另外,肖特二极管建议去掉,因为也会产生一定的压降,导致IC的输入电压进一步降低。
www.ti.com/…/slvu100.pdf
www.ti.com/…/sbvu006.pdf
Scott Sun:
33uH电感会造成稳定性问题,建议减小