|
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- _8 b9 \- ]- U. S* S. N
- D5 V$ `& n3 M4 j5 ]. ?
电压测试 - R/ ~( k0 g/ ?; ?5 |2 [9 |
' h' Z. S0 i1 Z s8 x3 k
核心电压测试 ' {- q9 m* I c
( |9 a% f9 i( J6 `# ?, x' T5 `3.3V的上电曲线 % E% {3 d3 A- w* g0 m- U# I
1 G1 q( ?9 u( [" T& h2 ], C
1.5V的上电曲线 1 |( C/ H( S! I; r1 K3 i4 w
; ^; s$ H% O. [; r* ?1 j
1.0V的上电曲线（发现上电有杂波）
1 M8 Z7 j, {. Z: r+ v7 D
: |+ ~$ ]+ J# s. p
放大波形
+ Y* N9 N; E( d, k
# a$ n5 C) D+ W3 k. ^+ n
2、数据测量
4 K8 a" m e, U' J3 g2 Z" B
: d7 v7 P" B5 o# ?0 f. v1 c6 U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 9 W: ?" N3 v5 B# `& I: x
" p# N9 `; x8 e, W# s) [ p8 F0 y
1.0V的频率成份
* C% W! g, i# d3 s. a8 J
5 i! ^; A; O( W+ g8 i6 b, F
3、原理分析：电路设计是这样的： 3.3V原理图 % ~; h4 S p# J" d
4 Q1 x- C! ]: |
1.0V原理图 " |3 P1 k+ f3 k9 a; E2 i& j$ {
2 I3 z" ]( m* s7 x/ \! 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
2 A) e0 l# T" t0 ^& D
) T1 N5 @% t9 {" F
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/ [# M. I) h5 r6 u& L3 V
5 ]+ M$ j+ j2 F3 P2 o
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
$ G l! p3 t6 p: s6 a) X E
8 V4 ]0 L' H- z# V$ E0 D
上电测试： 更改后1.0V上电曲线
6 r- M, P% U8 Y* c! [$ h+ w
2 z, u, B2 O6 \+ {' \# `" T
FFT频域分析： FFT ! H5 _5 U, r( y/ o" P
* s3 Z2 k7 u0 E9 u8 t0 a4 I1 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。
* I6 U4 i1 y8 g3 `' f$ U | 
发表于 2019-9-26 00:51:23
