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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 # A) m. _1 j! c7 z2 E! m
+ w& Q7 S1 B4 R$ O8 i" z, _
电压测试
8 o" C5 G Q+ f" ^
( B a4 R; z2 l" M! {! l' o
核心电压测试
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- _7 z- C( B/ {+ O9 }5 J3.3V的上电曲线 ) z# i; N' V. H/ m( j+ g3 W
, X! |; E. s9 ]5 h) B" w6 }
1.5V的上电曲线 ! w4 w) i' W6 \, [! d$ Z
' e1 C7 E* x* ~ w6 q8 r8 H$ {
1.0V的上电曲线（发现上电有杂波） / f# M3 C- v; h% C) x) O
, g J4 X+ q- f6 e
放大波形 * A* \# I s' u
/ H2 Y) O" i8 _
2、数据测量: `. g1 B1 v( B% j
8 E( b9 z( C' R6 w& h8 p4 g0 Y7 F3 k
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 3 V9 y' d' z0 t* M# V5 o U m
5 S/ |6 Y/ H3 c& d
1.0V的频率成份 # j, U: D8 q0 g% Q- ?' b
r8 }2 `) G% Y- k# u4 g. [& q; a
3、原理分析：电路设计是这样的： 3.3V原理图
( u/ v: K+ C9 p+ v3 A! q3 m
" T, y" h2 J# w
1.0V原理图 ; [" ]7 y7 ]+ x1 T* X0 a; u
* Y, p* P1 `! g% b/ q( j2 G+ g) C
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 w1 G7 L- c" M; L
. t8 e9 z2 f+ d. \3 \
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
' A) L5 @/ Y3 c- s% {
3 e, P) k3 r& O7 i8 E2 d- m
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
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7 I; ~" j5 ^# F+ @ ~. @& |* K
上电测试： 更改后1.0V上电曲线
. [# T. D b$ j' c1 S; v
( _7 k* W% }! K* u( J
FFT频域分析： FFT * G/ x. O- O o7 U; G2 `. j( ~
6 Z8 G2 {& ~! E1 x" l
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。 3 @; h7 T% `: ~0 Z
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发表于 2019-9-26 00:51:23
