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电源是每个电路系统的核心；其关系到这个电路是否正常工作；而对于高端的ARM、DSP等嵌入式处理器更是如此。概因处理器性能越强，对核心的供电要求越高。大电流输出，高电源稳定性是必须的。 近日在调试TMS320C6678 DSP系统的时候遇到问题，发现同一个DC-DC电源方案，在不同的输出电压下有不一样的表现。发现其在设置为3.3V供电、1.5V供电的时候，上电曲线很完美；但是在设置为1V供电的时候，在上电的瞬间却存在抖动的现象；这让我大吃一惊。 测试对象：TMS320C6678小系统，供电芯片：TPS54620 测试工具：无线示波器（泰思科技 F28M6D） 测试方式：电压电流，电路参数计算 1、电路电压测量示波器及待测板子 # M' K7 }$ _: `. L3 J+ V
) d" s8 } u) O# u
电压测试 - t8 w+ R, J% ]/ B4 B
4 W/ ^; [; L/ [8 W- _# F; e4 L
核心电压测试
$ q6 f$ J* _: ?, H2 C+ S+ Q8 I- X# k) }( L
3.3V的上电曲线 3 ~3 b/ V1 g3 ~; f; `, A, m8 C
. u2 U- T. F2 G+ C4 D: r
1.5V的上电曲线 4 P7 I- Q. j" e+ L
( t5 m# n0 ^! |8 k- ^# e, z8 D
1.0V的上电曲线（发现上电有杂波） ( `+ a( \0 p3 P& B3 n
) D9 T3 C/ x+ ?7 n- O
放大波形 - b0 m0 @. o: Q: t& l3 e6 ^
: g1 s, R! u( U) X
2、数据测量
' b- z3 {- p, P) w
4 q- n9 H4 t& u0 h2 q/ u在触发出电源的上电瞬间波形后，打开FFT查看频率成份；经过对比，发现抖动的噪声集中在16.9KHz到28.2KHz这个频段。而3.3V的上电曲线则非常干净，没有什么噪声掺杂在里面。 3.3V的频率成份 8 z. z+ t" i. z" j
2 e; H D/ D# R6 `# j9 g2 q7 u6 ]
1.0V的频率成份
I9 ]# K1 N* h6 H
& T4 L$ e, g9 u* O; U3 ^3 U+ p
3、原理分析：电路设计是这样的： 3.3V原理图 8 B) C, P K" I- R% e" |) z$ I
, e7 t- p4 [2 V9 d7 U+ l4 P, _
1.0V原理图 " D0 O: a$ F p: z& _
. c/ u" R* }% y4 h' w+ u, ?2 w" _
输出电压计算公式 VOUT = 0.8(R1+R2)/R2 则VOUT = 0.8*（2.49K+10K）/10K = 0.9992V 电压输出值符合设计。 最小电感的计算 7 e& ]' i1 p8 s, l: X
+ A6 F" M* q& q* K( j7 l# n _# V
则Lmin = ((9 - 1)/(4 * 0.3)) * (1 /(9*900kHz)) ≈ 0.8uH 实际电感取值：2.7uH/6A；符合设计。 最小滤波电容的计算 * ^" Z$ y& P5 [0 v/ I
0 J @. E6 `8 N" o9 K s
则Cmin = (4*1)/(900kHz*0.075) = 59.24uF 实际电容值：22uF+22uF = 44uF，不满足设计。 4、优化方案：输出端增加滤波电容，为达到更好的滤波效果；增加电容组合：22uF+1uF+100nF =23.1uF；增加后总电容值为44uF+23.1uF = 67.1uF；符合设计要求。 (不同电容大小的独立电容在对应的噪声频段有更好的滤波效果，具体分析在后续的技术文章中说明。) 5、更改结果：增加了电容后
2 R1 I" _8 ~' c ~. {- U/ q5 F
8 o) n( z/ |( x/ G( z0 Y$ m6 P
上电测试： 更改后1.0V上电曲线 ' ~- m! M U c3 X4 J4 ]" U5 K2 r4 S
+ o4 j/ k4 P# g' e; y3 U
FFT频域分析： FFT
" l6 I% s% X ?
. k/ j3 l$ L& ?4 ]$ M" U8 e; H
小结：可以发现，更改后的设计；即使符合设计要求，但是上电震荡的问题仍未解决；总体的纹波有改善，但并不明显。 从调试结果来看，也不是电感电容值的问题；在调试过程中，电感值更换了1uH、1.5uF、22uH；均存在震荡的现象。故，初步推测，这个问题是TPS54620的固有缺陷。具体的原因还需要深入排查及咨询原厂。
. V- Y! k" L/ o! r | 
发表于 2019-9-26 00:51:23
