|
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 " E! Y) L9 e- A7 {
2 o( I5 ~8 \& c9 t" r
电压测试
3 e2 S/ T: R+ M
9 T5 ^3 D/ b2 ]& X8 x9 k2 T. `
核心电压测试
* f2 H: }6 Y% J. o& [4 y) O; @; i( o- `6 |5 b
3.3V的上电曲线
0 v9 J) W4 n: D- Y1 e
& E' q& o8 v' J ^+ h E4 x2 u1.5V的上电曲线 * Q0 ^- O1 I$ X0 Z% G* q/ h# B
* c# J; E! B- H3 W5 F
1.0V的上电曲线（发现上电有杂波）
* S1 ^# n# l7 m) B
9 n' e& Q2 B$ p, _9 t
放大波形 & s9 ?# ?. L. \8 Y( X- R: l
/ d0 @+ ~& v) }' a" f+ c. t* F
2、数据测量
. S) ~( x$ h0 ^! G$ m9 j( g$ w9 g0 R( p' G$ y
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 $ T) k: ?) _. H* g' S1 T
9 V3 }8 t# T5 _! S# G& t
1.0V的频率成份 - o( e8 ^+ X- h. f1 i
0 C$ M; d* l+ }, j2 o$ U
3、原理分析：电路设计是这样的： 3.3V原理图 9 S0 D; N1 D- }* |2 {, u5 Z
* b1 B2 ]# q# F3 E2 p+ o
1.0V原理图 % a7 @4 U0 Z' p! u: j
; K3 @0 ]8 U. m5 m, Z( s% E: |
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 k5 L' c1 r+ F6 T2 Q
) e" R3 r/ f2 |7 m: h
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 & V$ i- ?0 d, ]4 m0 D6 }: s
. x H/ E9 @6 T/ f6 _
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 6 ^' D# J& \; M) ?6 \
3 h) `9 B; I o
上电测试： 更改后1.0V上电曲线 ) M* J; A; B$ w5 w; j6 \
5 A2 Z8 [: S" V1 l! g+ ~9 S
FFT频域分析： FFT
: I% F/ a p5 L$ z3 c
5 p+ Z7 L4 G/ j% @2 ~$ Q
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。
* @8 k/ U( I" r | 
发表于 2019-9-26 00:51:23
