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求助:UCD9248+ptd模块为k7供电,有一路电源工作不稳定

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

各位专家好,我在使用ucd9248+ptd模块时遇到了问题:其中一路1.5V电源不能稳定工作

电路基本照搬了xilinx公司的KC705开发板,ucd9248的配置文件也是从开发板上读取出来的。也是共使用了3个9248。

配置文件的改动如下:

1、自制板卡比开发板少使用了一路电源Vadj,所以在配置文件中将该路关闭。

2、从开发板读取的配置文件中,MGTAVTT(1.2V)在MGTAVCC(1V)之前,与手册相反,于是将二者顺序对调。

3、使用了VCC3V3作为FPGA的IO电压,所以将VCC3V3调整到VCCAUX_IO之后。

4、开发板的配置文件中,2.5V的打开条件是pin32,保持条件是1.5V,同时1.5V的打开和保持条件又是2.5V。感觉不对,所以这里将2.5V的保持条件改为pin32

调整之后的顺序如下

VCCINT(1V)

VCCBRAM(1V)

MGTAVCC(1V)

MGTAVTT(1.2V)

MGTVCCAUX(1.2V)

VCCAUX(1.8V)

VCCAUXIO(2V)

VCC3V3(3.3V)

VCC2V5(2.5V)

VCC1V5(1.5V)

上电顺序的示意框图及使用的配置管脚如图所示

左侧黑色的表示输入端,右侧绿色的表示输出端。

 

上电工作几分钟后,1.5V就变为0.7V。在1.5V正常时,观察GUI,发现1.5V的工作电流很大,约2A。测量1.5V对地电阻,有15K左右。对比开发板上,1.5V的工作电流只有不到0.1A。

并且自制板卡的1.5V电压值也不稳,有时会调到UV阈值以下。

用示波器测量1.5V的PWM,波形不稳,与2.5V的PWM波形相比,抖动特别厉害。

上电后,1.5V能正常持续的时间不一定,有时只有几分钟,有时能持续至少半小时。1.5V就变为0.7V后, PWM脚也不再有波形,变为低电平。

检查了电压和电流反馈参数,GUI中的设置与电路是对应的。开关频率设置为500KHz,实际测量约为450KHz。

 2605.页面提取自-pcie-k7-white.pdf

读了一下手册,对于电路有了一点不理解:

参考9248的手册P17

对于VOUT_SCALE_LOOP=1的电源,也就是小于等于1.5V的电源

Rp=R1,R1实际使用了1K

C使用了820pF,

其转折频率Fc=1/(2π*Rp*C)= 1/(820pF*1K*2π)=194KHz,开关频率设定值为500KHz。194/500=0.39,满足手册P17,转折频率是开关频率35~40%之间的要求。

 

对于VOUT_SCALE_LOOP=0.44的电源,也就是大于1.5V的电源

Rp=0.44R1,R1实际使用了1K,则Rp=440ohm

C也是820pF,

其转折频率Fc=1/(2π*Rp*C)= 1/(820pF*0.44K*2π)=441KHz。441/500=0.88。此时并不能满足转折频率是开关频率35~40%之间的要求。

 另外一块板卡也有同样问题

调试有进展:1.5V电源通过一个LDO生成0.75V,0.75V对地有短路,导致1.5V电流过大。

将短路故障排除。并且在上贴中的配置文件基础上,做了如下修改:

a)        将掉电顺序,按照上电顺序的反方向做了修改。

b)        为了方便调试,将VCCINT的on/off开关设置为Control pin only,高有效。其他电源均设置为always converting。这样不插仿真器的时候,单板可以上电。插上仿真器后,通过在GUI中发送命令,才能打开VCCINT,继而打开其他电源。

c)        之前VCC3V3打开和保持,有两个限定条件,pin32和VCCAUX(1.8V)。修改后,限定条件只保留了pin32。

更新后的配置文件见附件。

上电后, 0.75V正常。1.5V的输出有时正常,但是有时只有1.1V,此时1.5V对应的PWM没有波形。

并且出现过如下情况:

工作一段时间,几分钟到半小时不等,之后除了VCCINT外,其余电源都掉电。

也曾出现过VCCINT掉电的情况,掉电时的错误如图。不懂为何有UV也有OV。

 

还有一块板卡,1.5V输出也只有1.1V。上电后,1.5V对应的PWM脚有波形,过5ms后波形消失,之后一直为低电平。

PWM脚对地电阻29K

在1.5V之前上电的2.5V正常。但是该板卡有时3.3V会没有输出,导致后续电源都没有输出。

第三块板卡的VCCBRAM上电后,持续输出了200ms,之后关断。VCCBRAM对地电阻1.2K

三块板卡使用了相同配置文件,问题不完全相同,不明所以。

上述问题归结为两个:
1、某电源掉电问题
2、1.5V电源输出不正常

第一个问题:VCCINT上电ok之后,将pin41脚拉高,然后VCCBRAM上电。测量发现,VCCBRAM掉电的时候,VCCINT有一个向下的波形,达到了UV阈值,此时pin41对应有一个1ms左右的低脉冲,继而VCCBRAM断电。目前的方法是在VCCINT的输出端增加电容,原来是330uF+22uF*2,现在是330uF*2+100uF+22uF*2。增加电容后,出现该问题的概率变得很小,但偶尔还是会出现。


第二个问题:根据第一个问题的经验,也在1.5V的输出端增加电容。原来是330uF+22uF*2,现在是330uF*3+100uF*2+22uF*2。增加电容后,1.5V稳定工作的时间变长,但过一段时间后也会断电(1.5V的PWM消失,输出变为1.1V左右)。并且每块板卡的情况不太一样:有的板卡在不加电容的情况下就可以长时间工作(半小时计)。但是有的板卡必须要增加电容才能较长时间的工作。
做了个反向的验证:如果将1.5V输出端的电容全部去掉,大部分情况下,1.5V一上电就无法正常输出。即使上电能输出正常,接下来的正常工作时间也很短(1、2分钟)

疑问一:看电源模块手册,输出端一般是47uF+330uF的组合,KC705开发板也是这样的组合。不明白自制的板卡为何要加电容才能相对稳定的工作。
疑问二:目前使用的开关频率是500KHz,想更改频率试一下,可是在GUI中的该项设置是灰色的,无法编辑。如何才能编辑开关频率?
疑问三:如果增加了电容的话,配置文件里有需要做相应修改的内容么?
即使增加电容,也没有彻底的解决问题,还有哪些需要注意的地方吗?

个人觉得TI UCD系列的芯片就是“坑”, 给人的感觉很好用,能实时监控输出,能怎么样怎么样。。。。

但是,这些看似很好玩的东西太理想化了,很难用。

我之前就做了几块板, 同样的配置文件,在不同的板卡上有不同的结果, 有的可用有的不可用。  在客户的鄙视之下,最后全换成PTH了。。

给你几点参考,但不一定对:

1.不要用开发板的配置文件, 在你自己的板子上生成自己的配置文件。

2.生成的配置文件写下去后,换台电脑读回来,确认写下去的是不是你想要的。。(这个很重要,我被无数次坑过)。

3.能换就换了吧,这类芯片不适合量产。。。。。

忘了说了: 我也用的K7,个人感觉FPGA的电源最好不要用UCD这类的芯片, 太难用,并且很难保证做到稳定,可靠。。

握手…之前用过ucd9222+ucd7242,当时感觉倒还可以。现在用这个就是参考的开发板,第一次用k7,电源不敢改动太多。经过这一轮调试,累觉不爱了。吐槽的话也就不多说了。现在只想尽快解决问题。

非常感谢你宝贵的建议!我刚刚发现了个问题:配置文件打开后,design界面中的模块没有选择,其他选项全灰。于是就选了下对应的ptd系列的模块。之后就可以修改这里的内容了。不成想牵一发而动全身:config界面的内容也跟着变了。只好又逐个修改。

对比了一下几个电源的增益图,1.5V的增益是0.77db,拐点频率100多KHz。其他的电源一般都是10db,10KHz。感觉这里不对,于是将manual改为auto,自动计算后,这两个跟其他电源相差不大了。不过更新配置文件后,故障还是存在。

还有个问题不确定:design中的原理图必须要跟硬件电路一一对应吗?

ps:TI这方面的技术支持在哪里出没啊

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