使用TPS56121给FPGA供电,5V输入,1.0V,1.8V,3.3V输出。使用TI网站上的工具计算反馈回路参数。EN/SS除了22nF电容没有连接别的网络。
在-40度环境下,发现5V输入时电源不正常,但提高输入电压到6.3V左右时就可以正常工作,此时再降低输入电压到5V,仍旧可以工作。请问是什么原因?
Johnsin Tao:
Hi
在您的电路中进一步增加输入电容的容值(可以采用X7R等陶瓷电容),layout上靠近Vin脚。
初步怀疑是低温一下,输入电容容值降低导致的瞬态稳压能力降低,因为调高输入电压可以解决。而正常启动后,降低电压仍能正常工作是因为欠压保护的迟滞作用。
Coffee Ge73:
你说的不正常,具体的现象是什么
yongxin xu:
回复 Johnsin Tao:
谢谢,我去试一下。
出问题时板上VIN处有100uF、22uF钽电容各1个,两个1uF X5R陶瓷电容,耐压值都是25V,请问这样的配置有问题么?就算计入低温及DC偏压的因素,容值也不会下降得太多吧?
yongxin xu:
回复 Coffee Ge73:
你好,因为1.0V为FPGA内核电压,1.8V为IO电压,3.3V为晶振及其他IC的电源,所以低温下故障现象大致有两类:
1、FPGA上电配置后无法正常工作:逻辑出错、PLL不能锁定等
2、电源不正常:TPS56121的PG LED闪烁
Johnsin Tao:
回复 yongxin xu:
Hi
钽电容的温度系数也还行,不过最好也确认一下。 X5R电容使用-55~85℃,也都是可以的。
layout上要注意,输入的走线尽量宽,因为电流比较大,可能造成压降, 另外就是输入电容要尽量靠近芯片Vin .
可以的话,最好是有些波形,例如输入电压的波形,以及输出不稳定(也就是输出的波形)之类,信息越多,越便于分析定位问题所在。
Jerry Chen:
应该是低温输入电容容值下降,导致输入纹波变大,使UVLO徘徊在门限附近。UVLO上升和下降时的门限是不一样的。建议更换温度稳定性更好的输入电容,或者增加输入电容。
yongxin xu:
使用680uF的钽聚合物电容替换原来的100uF钽电容,也只是部分改善。
在-40度环境下,有两块板卡在5.5V~6V左右的输入电压下可工作(之前需要6.3V~6.4V的输入电压),一块板卡在5.1V左右的输入电压下可工作。
造成这种情况的原因除了低温下的电容特性下降还有可能是什么原因?
3.3V输入纹波:
1.8V输入纹波:
1.0V输入纹波:
现在所有三个TPS56121输入端有电容组合:
680uF,7343,6.3V,钽聚合物*1
68uF,3528,10V, 钽*2
22uF,1210,16V,陶瓷 *1
原理图:
PCB:
yongxin xu:
-40度下3.3V不正常:
黄色为SW端,紫色为5Vin,红色为3.3Vout
1、3.3V PG LED周期性闪烁
2、图一中尖峰特别大的不正常区域
3、图一中的正常区域
Johnsin Tao:
回复 yongxin xu:
Hi
如果是这样,有兴趣可以在TI网站上申请TPS56121的样片,再测试看看。
原因是TPS56221相比TPS56121,最明显的差异是电流大了,参数基本上都是差不多的。