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TPS73601掉电管理

        在电路设计中我需要解决以下问题:+12V电源输入的系统,通过DC/DC和LDO输出+3.3V和+5V,掉电时,需要+5V先掉电,电压至少掉至0.6V且最少持续50ms后,+3.3V后掉电。

      已用方案:用电源电压检测芯片(TPS3805H33)监测+12V输入,当掉至+8V时,reset信号给+5V部分的DC/DC(TPS54040)和LDO(TPS73601)的EN管脚,之后让+3.3V自然掉电。由于输入储能,二者间隔能保证50ms。
       碰到的问题:掉压至+8V后,尽管两者EN管脚为低电平,DC/DC输出电压为1.4V,LDO输出电压为1.4V,掉电电压曲线下降很慢且达到1.4V就变得更慢,趋近于自然掉电。,EN管脚看似无影响,达不到要求,这与器件datasheet出入较大。
       请问这是设计还是芯片本身导致的掉电过慢的问题,谢谢!
wei wang1:

1、在电压掉电到8V的时候,你关闭DC/DC及LDO,那么5V及3.3V输出就处于一个自然放电的过程,放电时间取决于输出电容的大小及负载等效阻抗。从简单的RC放电来看,越到后期,降低相同电压需要时间越长。

2、当电压掉到8V的时候,不要关闭LDO ,只关闭DC/DC。这样可以保证DC/DC自然掉电,而LDO还可以供电。

3、为了保证关闭DC/DC后,延长LDO的工作时间,可以适当增加12V输出的电容值。

Wen Du:

回复 wei wang1:

首先感谢你的答复!

我现在需要在电压掉至+8V时迅速关断+5V,而保证+3.3V依靠剩下的能量维持50ms的工作时间。50ms间隔从+5V掉至0.6V开始,到+3.3V掉至+3V结束。

电容及外部模块的储能在掉电时能够维持至少100ms工作时间,因此迅速关断+5V至0.6V是关键。

我看TPS73601在EN管脚拉低后,在大部分情况下1ms内掉至0V,但实际测试并非如此,掉电极其缓慢需要接近40ms才掉至1.4V。

wei wang1:

回复 Wen Du:

当电压降低到8V的时候,你即使关闭DC/DC,原来5V输出电压降低到0.4V的时间,取决于你5V电容与5V负载组成的RC放电时间常数,如果你的5V输出电容较大,负载较小,可能需要很长时间电压才能降低到0.6V。

你从TPS73601的PDF文档图24可以看到,如果输出电容及负载按照图上配置,应该在很短时间内电压降低到0V,问题是你目前的输出电容及负载分别是多少?

Wen Du:

回复 wei wang1:

+5V正常工作时电流在200mA左右,等效电阻25欧,负载的旁路电容总共40uF,因此掉电时间应该不长。

但是IC不是纯阻性负载,电压降低后,电流降低速度更快。因此掉电变缓。

我增加或去掉100uF旁路后,对掉电似乎没影响,并且OFF掉EN管脚似乎也没影响。对比其他同方案电路板,掉电很迅速,我觉得是翻新芯片的可能性较大。

wei wang1:

回复 Wen Du:

1、正常工作电流200mA,虽然是等效25欧姆,但可能电压降低到一定程度后,后面负载停止工作,因此电压降低将非常缓慢(你可以看以下5V电压波形,是不是到一定程度后电压下降不是按照RC指数图形开始下降,这个转折点应该是你后面负载停止工作的时刻。)

2、你看看你LDO,在OFF掉EN后,输出电压是不是同时刻开始下降,如果是跟翻新IC没有关系,我觉得你没必要关掉LDO,让他自然停止供电不完了吗?

Wen Du:

回复 wei wang1:

1.无论我是否利用LDO的EN管脚,其输出电压下降的确是一直按指数形式下降的,但是掉压至1.4V后,RC时间常数变得很大,降压异常缓慢。EN管脚看似影响不大。

2.关断LDO后,LDO与DC/DC之间的电量大部分消耗在电源IC和分压电阻上,过程比较慢。不关断LDO,可能电压会掉的更快。但是EN管脚如果工作的话,我相信LDO电压会掉的更快。

wei wang1:

回复 Wen Du:

我的意思是,如果在正常工作的时候,EN端能关闭LDO,那你目前的情况跟IC没有关系。电压掉到1.4V以后,RC时间常数变的很大原因在于你的负载在1.4V以后停止工作,放电属于输出滤波电容的自放电,所以时间常数很大。为什么说EN工作的话LDO电压会掉的更快?你指的这个电压是指LDO的输入还是输出?如果是输出,不关闭LDO,LDO输出应该持续时间更长才是。

Johnsin Tao:

对于LDO输出掉电会取决于输出电容,负载,和放电回路,所以为了加快电压下降,在不影响品质的条件下可以减小输出电容。对于LDO关断后,输出电压开始下降,前期取决于负载,但是到了一定时候,负载不在消耗能量则相当于断路,此时放电依赖放电回路,对于LDO的放电回路就是FB的分压电阻以及Vout内部的对地电阻80k, 外部分压电阻基于最好精准效果,使得其FB分压电阻(25kohm和79kohm)加起来是104kohm, 再与80kohm并联放电,等效的总放电电阻在45.2kohm,  对此有两个办法来加快放电,1是稍微牺牲一点精度降低FB的电阻,2就是额外再增加放电回路,例如在输出电容后加一个20~30kohm的电阻到GND, 这样的缺点在于多出1.25mW(以20k为例)的功耗。

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