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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 - S9 w8 ~. T Z6 n
2 ^' X& @. b2 n! r4 z' k2 E& w
电压测试 2 a1 d6 w1 p, O2 A; y9 G7 U
; U5 m8 u0 \% A& G9 z* G% U2 `
核心电压测试
9 v |( r2 t+ [8 Q/ V4 s U7 g+ A0 o! f
3.3V的上电曲线 + i" L7 G B8 p3 A: X2 v
" z3 l+ s: e( |- J. C
1.5V的上电曲线
- O: e" @7 c$ f# Z' q6 w+ e
% a ?9 y# n% ~# a4 ]
1.0V的上电曲线（发现上电有杂波） . ?0 O8 V4 k- q! \/ v0 N
4 a3 W7 d0 n( A/ g
放大波形
$ [1 U" t1 a4 J( x/ _
7 d1 ]1 h3 X7 _$ }; S7 U6 I/ \6 v/ f& w
2、数据测量
+ a! Z1 A. L. ~5 z" r$ c8 Y+ Z5 a+ [# f: L1 h& s) X
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 ' W. E2 ~8 P' h
6 m. Y" ?' o, T: w4 W
1.0V的频率成份 9 L b/ ?3 h5 `3 }
3 ~# I5 w* [% ?, [8 Y" T c
3、原理分析：电路设计是这样的： 3.3V原理图 0 q2 }) Q8 v% J! V5 H
+ R# N* D' a8 K2 }4 t
1.0V原理图
! [% D9 k3 @: \* I# `) Z
9 j$ i: u( N+ W# v) ~7 g
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
' y' t4 v' h; H' v# y+ Y$ ?0 }
0 c; p$ [8 m/ r+ l; Q$ \
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
/ [, B+ r5 V5 O2 F# z
( J( P+ c9 `- s0 V
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 + ]$ V, n3 a6 W5 d$ Y! O5 y
' P# W; ?; w8 ?
上电测试： 更改后1.0V上电曲线
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* S+ u5 Y4 a1 ?: b
FFT频域分析： FFT ' W! L# z: [4 f7 M& w) y9 k
; s) o' C o9 |8 a# Z
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。
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发表于 2019-9-26 00:51:23
