TPS54560(54360)的问题

不好意思，前几天不在，没来得及补充我上次的问题。

今天54560被我烧坏了，我用54360来重新搭建了电路。还是一样的要求：Vin=22~50V，Vout=19.5. Pmax=65W.

下面是推荐参数和具体使用参数：

                         推荐                               实际

Cin                  3.3uF                    4.7uF//100uF=104.7uF

Rcomp           9.76k                          12k

Ccomp           5nF                            4.7nF

Ccomp2          68pF                        100pF

Cboot             0.1uF                         0.15uF

L1                    33uF                          33uF

Rfbt                 243k                           280k

Rfbb                 10.2k                        12k

Cout               4.7uF//4.7uF            4.7uF//4.7uF//4.7uF

Rt                      200k                        200k 

Cin串上了大电容

Cboot因为找不到0.1uF的，就找了最接近的

Rfbt和Rfbb满足比例要求

其余数值都在合理取值范围内

除此之外，EN脚悬空，就不设置欠电压闭锁了，反正先用24V电压测试

然后空载输出电压正常，带上轻载（20欧纯电阻负载）以后就很奇怪了：

输出电压的文波很大，而且一个周期才大约20us，相当于50kHz。 而Rt的设置应该是500kHz

按照所有我选择的元件搭建的模型理论曲线如下

无论纹波还是频率都很不一样。

频率的问题在之前TPS54560时候也是一样的，只不过之前轻载时候输出电压纹波还是很小的。

其他数据还没来得及测试

Dear,

根据您提供的数据，工作频率如果为测得纹波频率50kHz的话，结合其他参数，Vout=24V, Vin=19.5V, L=33uH (您提供值为33uF，请确认), Rload=20?,计算得电感纹波大约为2.16A，这个数据值得商榷。

请您确认参数，并提供SW、Rt、Vcomp波形，作进一步判断。

Best regards

Na

CORRECTION: L=33uH

以下是20Ohm负载时候补充的波形图

SW波形：

Rt：

Vcomp:

IL:(1V=1A)

将负载加大到7Ohm后各曲线的变化：

IL/Vout:

SW:

Vcomp:

Rt:

带负载时候吱吱的噪音特别大。各元件发热都正常。

Muchas gracias por su paciencia. 

Dear,

TPS54560是一个只集成了上管的非同步器件，您能否能提供整流二极管选型信息。同时，作为一个非同步器件，电感电流不会出现负值，您的电感电流波形显示电感出现负电流。请您确认下电感电流测量方法和整流二极管。

从SW的波形可以看到，每个“周期”开始都会有数个短周期的pulses然后SW才被set to high,稍后set to low，再重复。从这个现象看来，我认为芯片实际上并不是工作在50kHz，而是您设置的工作频率。为了验证这个猜想，建议放大zone1波形并测量该区域每一个小的pulse的周期，同时测量?t1和?t1时间间隔。检验是否大约为2us或者2us的整数倍。

您提供的Vcomp波形中有波动，再结合SW波形（20?电阻负载），可以推测，当Vcomp高过正常值，芯片端判断输出电压小于预期值所以长时间打开上管（SW长时间被拉高）输出能量试图将Vout电压拉高；反之则关断上管，SW电压被拉低。

面对这种情况，首先需排除回路问题，请您提供两张波形图，包含SW，Vboot, Vfb, Vcomp。一张为整体图，一张为放大图。 另外您提供的波形尽量包含示波器左侧标示每个波形零极点位置和底部divison scale，这样可以定量了解波形量值。谢谢。

Best regards

Na

Hi

    PH的波形显示仍然工作再DCM模式，看起来算是正常的。

    纹波大，主要和输出电容有关，但是输出电容没有问题，您就要注意电感的质量以及二极管的选型了，所以上面有提到这些器件。 听到吱吱声，说明电感有问题，建议您更换。

    另外一个PH波形，不像上述DCM模式那样规则，有点像是保护了，对于这个芯片，您需要确认layout，因为散热不好，会严重影响带载能力的，所以如上有说明。

Dear:

       其实这次做实验用的模块是TPS54360。因为54560的样片被烧坏了。

      二极管的信息是: PJ56 SK58。

     经过我的测试，测量电流的电流夹出现故障，不能测得直流分量，所以各电流图只能作为交流分量的参考了。

     这次我把一些接触不好的元件（反馈回路、补偿回路）换成了新的元件，数值都是一样的，但是测得的曲线稍有不同。

     下面是新测曲线（仍然是Vin=24V, load=20Ohm）：

     SW整体图1

SW整体图2：

SW放大图（测量线ab和它左侧小pulse的周期都是相同）：

Vboot整体图1

Vboot整体图2

Vboot局部放大图（测量线ab和它左侧小pulse的周期都是相同）

VFB整体图：

VFB局部放大图：

VCOMP整体图：

Vcomp放大图：

输出电压和输出电流交流分量：

   谢谢你耐心的解答和分析。

你好：

    请问你说的PH波形是哪个？电感电流波形？

    电感单独测过，值没问题 

   二极管是PJ56,SK58

   在负载较大时候会有吱吱声，您是否建议替换较大电感?

  至于散热问题，我让其在固定负载工作较长时间，得到的各曲线和刚上电时比没多大变化。

    谢谢你的耐心指导

      best regards

Hi

    我将的PH就是你测试到的SW的波形，这个波形像是DCM模式下的，你可以测试一下这个时候的电感电流看看，或者加大输出电流让其工作再CCM模式下，看看SW是否是规则的方波。

   电感建议换一下，需要更大的饱和电流值，然后测试看看，可以选择coilcaraft, TDK等厂家的, 饱和电流值建议大于最大输出的1.2倍以上, 感量15uH~22uH左右.

   PJ56,SK58这些二极管是超快恢复的肖特基二极管吗？在网上查不到，不过看起来应该没有问题。

Hi

   另外纹波测试，可能是测试问题，或者您可以在输出并联一个0.1uF电容。

Hi

    如果你的电路是整个搭建在万能板上，这个可能是造成你现在问题的原因。

    PCB layout对于 电源芯片设计是非常重要的，layout不好，是会造成很大的Noise的(很容易造成寄生电感，寄生电容等)，也会因为散热不足，造成带载问题等等。

仅仅隔了一个中午，什么元件都没动，下午重新上电，上20Ohm轻载后，装置有较大的吱吱声（本来轻载是没有的），然后曲线就很扭曲了如下：

其中绿色是IL，蓝色是VSW（电流夹已经修好，可以反映直流分量了）

输出电压和电流

PJ56SK58   表示80V  5A

电感是WE7443633300   33uH   额定电流12A

其余元件除了输入电容多并了一个100uf的接插电容，其他都是贴片电容和电阻。

Hi

   采用面包板焊接，很容易虚焊，以及其他制程问题，同事layout也不符合要求，不被建议。

   如上，建议你检查一下焊接问题。

Dear,

TPS54360是一个最大输出3.5A芯片，在您的应用中，电流约为1A（电压为19.5V，负载20欧姆），应不为轻载应用。同时在这种应用条件下，电阻上的功耗约19W，不知道您使用的是否为功率电阻、可以承受该功耗？电阻在工作的时候是否出现短路或阶段性短路的状况导致过流？一般电阻耐功耗为1/4W或者1W。

建议您使用耐功耗合适的电阻，如果手边没有可以通过并联功耗相加的方式组合出合适负载。

从您的描述，在任何电气改变的情况下，芯片工作状态发现改变。您能否听一下您所说的“吱吱”声来自电感还是电容？是不是输出电容？

另外您能否提供您的电路图和一张与下图时间周期相同的波形图(同时包含SW, Vcomp 和Vfb)么？

Besr regards

Na

Dear

电阻是可以承受100W，应该没问题

今天上电后没有吱吱声。

FB（蓝色）/COMP（红色）

SW(红色)/FB（蓝色）

后来我把输出电容并联了100uF:

FB(蓝色)/SW(红色)

FB(蓝色)/SW（红色）

不管怎么样，现在波形都没有原来那么整齐了。

我也尝试加负载到7Ohm，芯片发出很尖的声音，输出电压只有3V。

                                          

Hi

     现在检查各个节点没有发现断路短路问题。

     虽然LAYOUT确实比较简陋，但是实测情况和模拟差的有点太多了，不知道还有什么方面需要改。如果购买评估板(输出是5V)然后再局部改造是否可行？

     还有，请问为了满足这个应用要求(输入20~50V, 输出19.5V/65W)，还有哪个IC比较推荐？

                  谢谢

Dear,

您那边的测试，出现同一块芯片、同一个电路bench, 加载测试结果会随时间变化的情况，我觉得您可以怀疑您那边的电路板layout的影响因素：是否有虚焊，是否某些元件受热影响等。因为每一次测试的表现不一样，我觉得跟电气方面的关系不大。建议您把输出功耗降低，减小对layout的需求，做排查。

此次的测试没有听到噪音，您是否有检查是否有电容（比如输出电容）或者电感损坏？

另外关于您在测试中的出现的现象，我的理解是这样的：

          -并联100uF输出电容后，FB波形变平滑是由于并入的输出电容带来并联的ESR，从而减小输出电容等效的ESR。

          -加入负载70Ohm后，芯片发出声音，我认为是由于：此时为轻负载，芯片进入pulse skipping  Eco-mode，工作频率降低小于20kHz, 进入人耳可以听见的频率范围。您可以外接一个50ohm电阻验证芯片是否依旧“发出很尖的声音”。

希望能给帮助到您。

Best regards

Na

Dear，

根据您提供的设计参数，我通过TPS54360 TINA Modul进行AC仿真，得到的phase margin大概为39.7°，穿越频率大约为19kHz，都不是一个非常理想数据。所以我觉得您先前的补偿建议调整下。

您可以从TPS54360 （或者TPS54560取决于您的使用）产品官网中MODULE选项中下载TINA Average Module进行辅助设计仿真，再在实际板子上面进行测试验证。

Best Regards

Na

Dear:

      我发现前一次测试的所有波形的严重不规律现象是由于我示波器采样频率设置有误而导致的，今天重新测试：

FB（BLUE）/COMP(RED)

SW(RED)/FB(BLUE)

ZOOM IN

IL:

IOUT(YELLOW,1V=1A)/VOUT(BLUE)

以上都是输出电容增加了100uF，如果不加，这FB(red)/COMP(blue)：

除此之外，我发现上电后RT脚没有电压信号，而仿真显示其电压应为约1V的恒定值。

未上电时，RT悬空对地电阻是376kOhm，不知道这个参数是否正常。

Rt值从200KOhm持续减小，直到Rt端接地的过程中，各曲线没有任何变化。

Rt端悬空，则FB(BLUE)/COMP(RED)如下所示：

可以看出周期变长了

谢谢你对于COMPENSATION的建议，我会再去留意一下的。

                    SALUTE

DEAR:

     纠正：加入的是7 Ohm不是70 Ohm ，所以算是比较大的负载了。

     我觉得主要问题还是频率问题，导致工作在DCM情况下。

     layout确实有较大的缺陷，但是现在我也奢望得到非常精确的曲线。 不过有时对电路板动作后，会出现虚焊的问题（今天就发现了Rt和输出电容有过虚焊问题）

     但是在平稳地连续通电的测试中，测试结果都不会发生变化。我认为至少在这个负载情况下各元件散热条件能够满足。

     之前曲线的问题还可能来自测量仪器的误操作，今天我对仪器初始化并重新设置后发现曲线会更加理想。

Best regards

您好，

符合要求的芯片还是有蛮多的，您可以登陆webench.ti.com进行选型。按照Vin=20-50V，Vout=19.5V , I=3.5A 选型，可以看到除了TPS54360以外，还有TPS40170，LM5088等方案。LM54360您可以比对一下webench上提供的电路设计，再定位一下问题。

Dear, 

很高兴您找到波形不规整的原因，我们可以回到了一开始的问题深入讨论。

正常情况下，RT管脚外接电阻到地端，该电阻通过IC内部走线被pull-up到0.5V稳定电压 （TPS54360 Datasheet Page-12)。不同的外接电阻就会在电阻上产生不同的电流，IC的工作频率与该电流成一定比例关系。这就是工作频率调整的基本原理。所以在您把Rt悬空后，电路的工作频率就会失去电流参考或者选择leakage current作为参考，这样芯片工作频率就不能保证了。

对于您的测试条件和结果，以下几点请您确认一下：

1. 空载时，（您说此种情况下输出为正常）：此时Rt管脚输出电压是否为0.5V
2. 您此次给出的所有波形（除去最后一张有关Rt电压），是否在RT管脚连接200k电阻到地端、此时RT管脚输出为0V条件下测得？此时该支路是否有短路？

3. 可否解释下您说的“Rt值从200KOhm持续减小，直到Rt端接地的过程中，各曲线没有任何变化。”是说RT管脚接地的电阻值从200k减小到0欧？

Best Regards

Na

Dear:

       1. 之前所有波形都是在Rt接200KOHM接地情况下测试的。我说的正常是指从输出端观测输出电压情况。但是频率始终是不正常的。

       2. 当RT管脚悬空时，其对地电阻是370kOhm 。测试波形时，RT接地200KOhm。断电并测试Rt对地电阻为370k//200k=130kOhm。该引脚没有短路。

       3. 是的，我测试了其他几个RT值，包括100KOhm，10KOhm，包括最后直接短接地，测得的频率没有任何变化，波形也是类似的

PS：上电时，接200KOhm的RT端电压只有非常非常微小的负偏移量，没有0.5V左右的电压。

  

BEST REGARDS

Dear,

RT管脚输出很小，IC的频率一定是非正常。另外根据您测量出来RT接200k到地后的电阻为130k，通过datasheet上面的公式计算得的工作频率约为700kHz左右，与现在的情况也不能对应。为了排除您layout带来的寄生电阻的可能，不知道您能否将芯片取下来，再测量下RT管脚和地管脚的电阻是否依旧为370kOhm？

同时为了帮助您判断改造评估板是否可行或者推荐其他产品，您能告诉我您的19.5V/65Wmax是使用在哪种应用上的么？

关于您提出的RT管脚悬空时对地电阻的问题，我需要确认下再给你回复。

Salut(e)

Na

Querida Na:

      今天RT/CLK引脚对地电阻发生了一点变化，但是还是在一个数量级（从370k到530k）。相应的波形的周期略有变小（从25us到17us）。由于TPS54360芯片用完了，我分别用两块全新的TPS54360Q进行测试（“Q”是适用于汽车，除此之外和不含Q的有什么区别？），RT/CLK引脚对地电阻为4MOhm左右。RT接200k后RT端对地电阻为200KOhm左右。上电后遇到了heat dissipation问题（相同的Layout，原来的芯片就不会），伴有轻微的吱吱声（来自芯片）。

     IL(YELLOW)/SW(BLUE)

可见周期变为不固定的了。

RT：

将原芯片换上后没有遇到散热问题，波形规整。周期仍然太大

应用是想给笔记本供电。

         thanks

Dear,

有Q后缀的产品是通过汽车电子认证的芯片，此类芯片为同款IC在可靠性方面的提升，保证其能在汽车电子高温、高噪声等恶劣环境下可靠应用。但是有Q后缀和普通产品，在电气性能上面出去可靠性方面，其他基本一致。

所以，我们可以判断您前面的芯片可能已经可能已经损坏。您此次使用TPS54360Q进行测试时，带载是多少？负载依旧是20ohm条件下听到芯片发出噪音的么？如果轻载条件下听到，是正常的。

建议您使用评估板进行测试，评估板选择时注意选TPS54360EVM-182,/60V输入。改造时，您需要注意输出电容的耐压情况。

Graciase

Na

Dear,

    带的负载仍然是20 Ohm。可是为什么会在损坏的是不为出现散热问题，而在完好的时候却出现呢。无论如何，频率问题还是没有解决。可能考虑购买EVM来研究吧。谢谢您耐心的解答

   thanks.

Dear,

根据您使用的测试条件（输入24V, 输出19.5V， 带载20ohm），我在TI EVM上面改进后试验发现IC工作正常，工作频率稳定，您可以从下面的波形图中看到工作情况：湖蓝色为Vout, 绿色为电感电流，靛蓝色为sw。由于您使用的dutycycle较大、频率较低，导致电感充电时间较长，引起电感电流纹波较大。改进的话，可以通过提高频率，增大电感值实现。

您的测试电路问题，应该主要是电路板PCB引起。另外您的环路设计建议改进。

我的测试电路各元件参数如下，仅供您参考：

Cin                  2*2.2uF                    

Rcomp           13k   

Ccomp           6.8nF      

Ccomp2          39pF                

Cboot             0.1uF                 

L1                    8.2uF       

Rfbt                 280k

Rfbb                12k

Cout               5*22uF

Rt                     200k

希望能够帮助到您。

Best Regards

Na

Dear

请问您的最新进展怎样？

Best Regards

Na

为什么带负载时，减小负载（纯电阻）就会出现欠电压闭锁情况呢？