之前做項目用到了該芯片,在使用過程中,遇到了一些問題,作此記錄。
概述
TPS65400是TI出的一款具有 PMBus/I2C 接口的 4.5V 至 18V 輸入、4A/4A/2A/2A 四路同步轉換器,SW1和SW2之間以及SW3和SW4之間可以并聯均流支持高電流輸出,輸出電壓范圍寬,可以從0.6V到輸入電壓的90%,各個通道可以單獨開關控制,獨立的頻率調節,可以通過PMBus/I2C進行動態的輸出電壓調節,很方便用于輸出電壓可調,而精度要求不是特別高的供電回路中。
踩坑記錄
1.TPS65400的I2C通信地址可以通過外部電阻值進行修改,總共支持7個用戶地址,但是數據手冊給出的地址是7位地址,如果進行I2C通信時,先確認地址需不需要移位賦值,我用ST的HAL庫,第一次就是地址算錯了,HAL庫硬件I2C的從機地址需要移位后的值。
2.TPS65400默認是打開了寫保護,只有讀狀態以及寫保護操作寄存器、緩啟動寄存器和通道選擇寄存器可以進行寫操作,如果需要進行其他功能配置,必須先將寫保護寄存器的值修改為0。
3.TPS65400總共有4個輸出通道,所以需要讀取或配置寄存器的值時,必須先進行通道選擇,選擇好通道后,才能保證控制的寄存器正確,否則可能會造成輸出達不到你期望值。
4.通過通信調整輸出的電壓值的時候,必須保證有通道時處于使能狀態,否則設置無效,這個問題了找了好久,通信正常,示波器也抓了數據沒問題,就是輸出不變化,數據手冊看了4,5遍才發現這句話。(也是自己太不仔細了,手冊看的不夠認真,汗!)
5.芯片發熱問題
做的板子是放在一個鋁型材盒子里(如下圖,只是示意),只有板子邊緣和型材有接觸,但是裝好運行一段時間,發現整個盒子都變成暖寶寶了,偶爾還會宕機,按正常工作來說不應該有這么高的溫度,整機功耗也不大,就1、2A左右,拿回來拆開檢查了下,發現熱源就是TPS65400,其他都正常,一摸都燙手,然后找解決方案,下面是辛酸歷程:
傻傻第一次:因為芯片輸出電壓這些都正常,就認為本身沒有問題,沒有進行工作電流這些詳細測試,就認為可能本身芯片工作的時候就會很熱,先拆開,弄了個扇熱風扇吹起,發現工作沒問題,不會宕機,所以加了輔助散熱措施、散熱墊,均溫板等等多種散熱方法繼續試用,發現初期有點點改善,用了一段時間又不行了,還是會偶爾出現死機現象,初步判斷是因為溫度過高可能芯片過溫保護導致了整個系統軟件也復位了,這個就無法使用(因為該產品用來做驗證測試,需要長時間連續工作,記錄數據,必須解決發熱問題)。
死磕第二次:從原理上來查找問題,等芯片溫度恢復正常后,先將所有輸出都關閉(MCU是另外的芯片供電,所以可以通過軟件控制該芯片所以通道的開關),讓TPS65400處于待機狀態,發現基本沒有溫升,整板電流50mA左右,讓后將通道單獨打開(不帶負載,只包含板子上的一些默認供電器件)。
只單獨打開通道1或通道2或通道3的時候,發現芯片溫度也比較正常,通道4打開一會,芯片溫度即急劇升高,基本問題可以確認在第4個回路上,查看了該通道的供電回路,通道4用于給電路板所有的采樣電路供電,即放大器,模擬基準等功耗不高,正常工作最多幾個mA,初步懷疑是因為負載太小,查看了數據手冊也沒有查到最小負載要求,看了下寄存器配置(如下圖),所有通道模式默認是CCM模式,然后計劃改成DCM模式測試一下,這里就是遇到第2坑的地方,修改模式必須要修改寫保護寄存器,剛開始沒注意,輾轉了多次,看寫成功了也沒回讀,發現功耗沒有改善,以為DCM模式沒效果,折騰良久,后邊經同事提醒,回讀了下寄存器的值發現沒有設置成功。
設置正常后,DCM模式下各個通道分別打開的電流記錄如下
對比發現,DCM模式下,打開輸出不帶載的情況下,TPS65400基本不消耗電流,芯片溫度也回復正常。
最終是將第4通道改成了DCM模式,其他通道保持CCM模式。
結論
古有書讀百遍,其意自現,今有手冊在手,問題自授首。
1.閱讀芯片數據手冊的時候要仔細,不要一目十行,有可能錯過關鍵點,這一點都有可能讓你懷疑人生。
2.當你在調試的時候感覺什么都沒有問題的時候,回過頭看看數據手冊,應用筆記,有可能解決方案就一直在那里
3.觀點只是個人拙見,文檔不常寫只常看,難免有所錯漏或詞不達意的地方,多多包涵,歡迎批評指正!
其他
1.附圖為初版PCB,是有問題的,不知是否有人發現,歡迎討論。
2.我屬于應用,對電源不是很了解,不知道有沒有大佬可以解釋下,為什么DCDC芯片在輕負載的時候用DCM和CCM模式電流會差異這么大,而且發熱如此嚴重,是個例還是普遍現象?
參考鏈接: