《TI SWIFT电源芯片系列 -- 慎用PWRGD管脚》

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1、该文章版权归smarteebit所有。若有疑问，请联系songmin2@sohu.comTISWIFT电源芯片输出电容的选取【摘要】TISWIFT电源芯片的电路设计中，输出电容一定要选取低ESR的，过大的ESR有造成输出纹波大的隐患。【关键词】SWIFT，输出电容，ESR，电源纹波1应用电路概述TPS54317是TISWIFT电源芯片家族的一员，输入电压范围为3～6V，额定输出电流3A，适合的应用场景很多。在本文的例子中，TPS54317用于给TI的一款ADC+DDC芯片提供1.5V核电压，网络名称VCC1.5V。其应用电路如图1：图12故障概况芯片所在单板（以下简称单板）在一次低温-40

2、℃冷启动实验中不上电。观察单板VCC3.3V网络对应的电源指示灯不亮。SmarteebitPage1of4该文章版权归smarteebit所有。若有疑问，请联系songmin2@sohu.com3诊断过程该单板的低温冷启原来做过很多次，每次都能够成功，说明原来都能够成功上电。为什么这次就不行了呢？起初怀疑是产生VCC3.3V的电源模块出了问题，用示波器测量其各个管脚状态，输入正常，无输出，测量其REMOTEON/OFF管脚，发现其有高低状态的不断跳变。而正常状态下，这个管脚应该是在模块内部被稳定上拉到输入电压（+5.5V）的。考虑到这个管脚是连接到TPS54317的PWRGD管脚的，这个管

3、脚的状态不正常，原因应该是TPS54317的输出不正常，导致OD门PWRGD管脚没有被完全释放。于是，我们开始了对TPS54317输出的一系列测量：1、示波器测量TPS54317输出（VCC1.5V），发现纹波非常大，远远超出了正常值，达到了400mVpp！！！如图2Ref1波形（注意Ref1纵轴为每格500mV）。2、将有问题的单板拿出来到常温下测量，发现纹波也不小，有135mVpp，如图2Ch1波形。这个纹波值显然是不能接受的。3、找来了多块单板进行测量，发现在不同的单板上，TPS54317的输出纹波表现不一致，有些正常（30mVpp），如图3；有些过大，类似图2Ch1波形，且二者纹波

4、频率不一致（350kHzVS.125kHz）。而且，纹波正常的单板都是属于同一批次的，而纹波不正常的单板是属于另一批次的。图2SmarteebitPage2of4该文章版权归smarteebit所有。若有疑问，请联系songmin2@sohu.com图3注：上图Ch1频率显示值有误，实际为350kHz（14/40us）。比较两批单板的生产料单，TPS54317这部分的电路是一模一样的。那么很可能是某个器件的批次问题导致故障的发生。咨询TI，提示输出电容的ESR过大会导致输出电源纹波过大。为了验证这个说法，我们将纹波正常单板和纹波异常单板的输出电容交换，发现二者的现象也交换了：原来纹波小的单

5、板纹波变大了，原来纹波大的单板纹波变小了——问题就出在输出电容上。4原因分析查询TPS54317使用的这个输出电容的参数，ESR最大可达0.9ohm@100kHz。反查设计电路时的软件配置参数，发现：虽然这个电容实际选取的容值与软件一致，但ESR值相差了很多（软件中选取的最大ESR为0.04ohm）。正是由于设计时疏忽了这一点，才造成今天的故障发生。以前冷启动没问题的单板，常温下VCC1.5V纹波值正常，因此低温环境下虽然纹波会恶化，但还不至于影响TPS54317的PWRGD异常；而后来使用常温下VCC1.5V纹波都很大的单板来做冷启动，低温下电容参数进一步恶化，结果自然就可想而知了。两个

6、不同批次的单板，由于使用了不同批次的电容，导致常温下一个批次的VCC1.5V输出纹波正常，另一个批次的偏大。不过可以肯定的是，即使是常温下1.5V没问题的单板，放到低温环境下纹波也会不小，因为一开始这个电容选取就不对。SmarteebitPage3of4该文章版权归smarteebit所有。若有疑问，请联系songmin2@sohu.com5解决与预防措施修改输出电容为低阻抗片式钽电容。实际采用的电容参数为：容值150uF，6.3V耐压，最大ESR0.04ohm@100kHz。6实践情况将两个批次的单板全部换上低阻抗钽电容，所有VCC1.5V纹波均正常。低温冷启动的故障也不再复现。7效果评

7、价此次故障的解决最终解决了单板冷启动失败的故障，亦即VCC1.5V输出纹波过大的故障。8归纳这次单板冷启动失败的故障，看上去是器件批次导致的问题，实际是设计时器件参数选择得不合理造成的。TI的SWIFT系列DC-DC电源转换芯片，成本较低，但外围电路需自己根据TI提供的软件进行设计。使用TISWIFT芯片的配套软件对其进行外围电路进行设计时，一定要注意元件各项参数的选取。以输出电容为例，我们就不能只关心它的容值，而忽略E