|
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
! O5 X+ k$ p/ F, j
1 \) @8 f. z$ m" W& m( F0 k
电压测试 " n, A- u- c5 n0 [* ~
+ A* }6 o* B/ f! E( g7 T2 E
核心电压测试
2 w& V' D4 Q7 `6 u2 P" W* R7 q2 A7 ~+ ^4 R8 H8 K% V
3.3V的上电曲线
: ]6 Z+ O. X1 z/ [3 p+ m0 y
F0 G ?5 l" R- H% \& o4 y2 H6 H1.5V的上电曲线
8 X( \. B: d5 L5 o9 c
7 g# a4 b2 Q5 W8 O. N- W+ u
1.0V的上电曲线（发现上电有杂波） , |8 I, `8 z" s8 Q
6 t) ~4 ?2 Y. \: n; H. {
放大波形
& G3 \+ r' p' w
; l( c% V' o% T+ h+ V9 M' f) O7 C
2、数据测量
7 I: t3 ~) y% Q* \, W
4 [0 K" k0 I" B) u* m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
* @$ Z+ d3 R" l* X( f7 \5 K7 y
8 C" ?/ N0 `- u: P& c/ t
1.0V的频率成份 / ^ G y) M9 g$ ]- ~
7 \: ?5 w$ c( Z' h
3、原理分析：电路设计是这样的： 3.3V原理图
) I6 Q% G# }2 V( C& Y9 F
% V, f. P! w: y
1.0V原理图 ) l& K' O) |0 o5 t# |
9 Y: ^- W' n& m4 {% D" ~
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 . e$ R6 B0 W! }
" c L1 I0 Y a+ w+ K4 I& Y
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
% @: m0 K6 @7 r6 [; i* C6 x
5 V$ }' X. K/ T1 |" F2 p& H8 }8 j
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
8 E& h! _+ h( Z6 L4 j5 Z) Y
" d8 Q, D4 a5 u! _
上电测试： 更改后1.0V上电曲线
" Q4 [" P9 P; L* s
9 K/ k/ O. B6 |4 C# o; ?
FFT频域分析： FFT 2 E! n2 X% \: S+ t" D) r0 E2 b: i
( _$ h+ g7 @! e7 i; C) c7 K
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。
) z6 f$ K) C! L1 y3 k | 
发表于 2019-9-26 00:51:23
