找回密码
 立即注册
搜索
热搜: 活动 交友 discuz
查看: 6347|回复: 0

干货!电源的上电抖动问题分析

[复制链接]

18

主题

0

回帖

42

积分

新手上路

积分
42
发表于 2019-9-26 00:51:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
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ARMDSP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
1.jpg
示波器及待测板子
* U3 u0 }8 M1 {" k9 J1 }' S
/ I* n2 S0 Q: l! C/ N
2.jpg
电压测试
5 ~4 b& W# @: v% F5 |8 T2 M  U. [
+ S+ B6 I5 ?8 U/ q
3.jpg
核心电压测试
2 e1 h: Z" j; x6 Z# W/ t
- J: q: G7 P; ]! J. {
4.jpg
3.3V的上电曲线

2 t$ I. U5 ?% w% M  h( b6 e* t% s$ b% H9 D6 n, I3 K/ k
5.jpg
1.5V的上电曲线

* i2 e5 t" i5 z) u' P, ?: ]

0 u( z6 n* r0 Z
6.jpg
1.0V的上电曲线(发现上电有杂波)
: e6 ~9 }7 f% }% ]
/ N3 F! w0 ^& w
7.jpg
放大波形
1 n/ n6 h9 x) \

- p8 c% ?0 c6 h; u
2、数据测量
8.jpg

, g. k3 e0 Y; e
" _& v. ]9 z; F( q3 c
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。
9.jpg
3.3V的频率成份
9 C# ~  T& J% L# j; j2 {" G( ]" ]  |
; d1 {+ ?1 k+ I" o1 K9 E
10.jpg
1.0V的频率成份

2 R6 {! {4 }5 J8 b" P
2 o4 {7 k/ C: m  b/ N  R4 ~
3、原理分析:
电路设计是这样的:
11.jpg
3.3V原理图

- \6 Q& o5 j! ]* @1 v! e' P

5 g+ N* P; p2 s0 l' R) l
12.jpg
1.0V原理图
$ m# D' J4 s# \

3 n' N& w, n; q$ H$ Q0 l% B
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。
13.jpg
最小电感的计算
; W& _9 ^0 k9 v; _* e& G+ s

/ `# p! I4 B1 r' o' R# q% {& k
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。
14.jpg
最小滤波电容的计算

9 n7 j7 [! C5 @

  N; H7 H: V+ n
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:
15.jpg
增加了电容后
% K* V6 y% v& v( [  Z

# M4 _* R  M! Y8 q" e, q, h
上电测试:
16.jpg
更改后1.0V上电曲线
+ m& K1 ~8 U: P: r, l+ n

4 h% _+ O4 D) }* S4 p. f
FFT频域分析:
17.jpg
FFT

# f- p3 P7 F6 M. K  b( Y  C

: s' H( h6 ~  `: O7 A7 G1 R: C
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。

6 r7 b% \# j4 p! R; f* S
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

Archiver|手机版|MINIWARE产品技术交流 迷你工具-智能烙铁-加热平台-示波器-体感电动螺丝刀-数字电源-智能镊子 ( 粤ICP备07030012号-1 )

GMT+8, 2025-9-16 15:54 , Processed in 0.165678 second(s), 23 queries .

Powered by Discuz! X3.5

© 2001-2024 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表