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TPS544C20限流和动态负载问题

Hi TI Expert

 

春节前我们收到了10G IO Card的第一批样品, 在加载FPGA时发现产生3V3_RAW的TPS544C20及其外围电路有点问题, 具体失效现象以及debug过程如下:

 

失效现象: 我们10G IO Card上总共有5pcs KU3P FPGA, 加载每片FPGA的功率变化大概4~5W, 在加载第一, 二, 三片FPGA都能正常, 但是当第四片FPGA加载完成时(整个10G IO Card的输入功率大概40W)会造成整个系统重启, 我们用示波器抓取了3V3_RAW的电压波形, 发现3V3_RAW在第四片FPGA加载完成时掉电了100ms, 而12V 输入电压不会有此现象。

 

针对上述的失效现象,我们做了如下的分析

 

  1. 在不加载5pcs FPGA的情况下(输入功率大概19 ~ 20W),在TPS544C20的3V3_RAW的输出电容两端用电子负载去加载,  能带25A负载,与此同时, 我们有尝试如下的动态负载测试:

  1. 0A ~ 10A ~ 0A, slew rate: 10A/us……………………………… ….3V3_RAW  output voltage no problem

  2. 10A ~ 20A ~ 10A, slew rate: 10A/us……………………………… 3V3_RAW  output voltage no problem

  3. 15A ~ 20A ~ 15A, slew rate: 10A/us……………………………… 3V3_RAW  output voltage no problem

  4. 0A ~ 20A ~ 0A, slew rate: 10A/us…………………………………. 3V3_RAW  output voltage no problem

  5. 0A ~ 20A ~ 0A, slew rate: 10A/us…………………………………. 3V3_RAW  output voltage is fail if each load only have 1ms

     

  1. Disable掉如下TPS544C20 的CTL, 在其3V3_RAW的输出电容两端直接从外部灌入3.3V,  这时再重新去加载5pcs FPGA, 加载FPGA成功, 这样就排除了由3V3_RAW产生的3.3V, 1.8V和0.9V电路

  2. 经过上述1,2的测试分析,我们初步怀疑是产生3V3_RAW的TPS544C20及其外围电路有点问题,为了进一步定位问题, 我把TI的TPS544C20的DEMON板做了一些小的修改,

    替换了一些输出电容,电感和反馈电阻,从而使原本输出1.0V的TPS544C20的DEMON板能够输出3.3V, 与此同时再把这个DEMON板的3.3V飞线到我们的10G IO Card,然后重新加载5pcs KU3P FPGA, 能成功加载。

  3. 针对上述1,2,3的分析, 对比TPS544C20的DEMON设计, 我们尝试对10G IO Card的3V3_RAW线路做了一些debug, 具体如下:

  1. 以上1,2,3测试都是基于D-CAP2 模式

  2. 增加或减少开关频率——-> 没有改善

  3. 改变补偿COMP电容, 8.2nF–>10nF–>22nF——-> 没有改善

  4. Connect AGND2 with DGND together——–> 没有改善

  5. Delete RC (C247,R457)——–> 没有改善

  6. 继续尝试其他的debug—

 

 

 

 

10G IO Card 3V3_RAW design:

 

 

 

 

TPS544C20 Demon Board 3V3 design:

 

 

 

 

Best regards,

Bruce

answer:

您好,图片暂时没有显示,demo板可以正常运行,demo板的原理图和自己的板子的原理图的差异重点查一下,特别是电感的额定电流,电容的ESR等等

Bruce Llin:

回复 answer:

Hi 你好,

1. 电感是Coilcraft的XAL1010-102ME, 其20度温升时的额定电流为32A, 其40度温升时的额定电流为43.5A, 饱和电流为55A, 个人觉得电感没有问题, 我TI demon板上的电感也替换成了这个型号,验证OK.

2.用了两颗胆电容, 信号:T520V337M006ATE018, 其ESR为18mohm,

3, 我附上了原理图和电感资料供你参考,

4. 如果方便的话能否电话交流下, 我电话:13723715798

xal1010.pdf

Bruce Llin:

回复 Bruce Llin:

TPS544C20(12V to 3V3_RAW).pdf

Johnsin Tao:

回复 Bruce Llin:

Hi从你5PCS芯片动态响应的测试看,是第五片测试有问题,建议加大输出电容看一下效果(先增加47uF,不行改为增加100uF),或者你按照datasheet:www.ti.com.cn/…/tps544c20.pdf第54页计算一下最小需求电容。(另外通过EVM板的修改可以,为什么不参照这个修改可以了的电路呢?)

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