之前做项目用到了该芯片,在使用过程中,遇到了一些问题,作此记录。
概述
TPS65400是TI出的一款具有 PMBus/I2C 接口的 4.5V 至 18V 输入、4A/4A/2A/2A 四路同步转换器,SW1和SW2之间以及SW3和SW4之间可以并联均流支持高电流输出,输出电压范围宽,可以从0.6V到输入电压的90%,各个通道可以单独开关控制,独立的频率调节,可以通过PMBus/I2C进行动态的输出电压调节,很方便用于输出电压可调,而精度要求不是特别高的供电回路中。
踩坑记录
1.TPS65400的I2C通信地址可以通过外部电阻值进行修改,总共支持7个用户地址,但是数据手册给出的地址是7位地址,如果进行I2C通信时,先确认地址需不需要移位赋值,我用ST的HAL库,第一次就是地址算错了,HAL库硬件I2C的从机地址需要移位后的值。
2.TPS65400默认是打开了写保护,只有读状态以及写保护操作寄存器、缓启动寄存器和通道选择寄存器可以进行写操作,如果需要进行其他功能配置,必须先将写保护寄存器的值修改为0。
3.TPS65400总共有4个输出通道,所以需要读取或配置寄存器的值时,必须先进行通道选择,选择好通道后,才能保证控制的寄存器正确,否则可能会造成输出达不到你期望值。
4.通过通信调整输出的电压值的时候,必须保证有通道时处于使能状态,否则设置无效,这个问题了找了好久,通信正常,示波器也抓了数据没问题,就是输出不变化,数据手册看了4,5遍才发现这句话。(也是自己太不仔细了,手册看的不够认真,汗!)
5.芯片发热问题
做的板子是放在一个铝型材盒子里(如下图,只是示意),只有板子边缘和型材有接触,但是装好运行一段时间,发现整个盒子都变成暖宝宝了,偶尔还会宕机,按正常工作来说不应该有这么高的温度,整机功耗也不大,就1、2A左右,拿回来拆开检查了下,发现热源就是TPS65400,其他都正常,一摸都烫手,然后找解决方案,下面是辛酸历程:
傻傻第一次:因为芯片输出电压这些都正常,就认为本身没有问题,没有进行工作电流这些详细测试,就认为可能本身芯片工作的时候就会很热,先拆开,弄了个扇热风扇吹起,发现工作没问题,不会宕机,所以加了辅助散热措施、散热垫,均温板等等多种散热方法继续试用,发现初期有点点改善,用了一段时间又不行了,还是会偶尔出现死机现象,初步判断是因为温度过高可能芯片过温保护导致了整个系统软件也复位了,这个就无法使用(因为该产品用来做验证测试,需要长时间连续工作,记录数据,必须解决发热问题)。
死磕第二次:从原理上来查找问题,等芯片温度恢复正常后,先将所有输出都关闭(MCU是另外的芯片供电,所以可以通过软件控制该芯片所以通道的开关),让TPS65400处于待机状态,发现基本没有温升,整板电流50mA左右,让后将通道单独打开(不带负载,只包含板子上的一些默认供电器件)。
只单独打开通道1或通道2或通道3的时候,发现芯片温度也比较正常,通道4打开一会,芯片温度即急剧升高,基本问题可以确认在第4个回路上,查看了该通道的供电回路,通道4用于给电路板所有的采样电路供电,即放大器,模拟基准等功耗不高,正常工作最多几个mA,初步怀疑是因为负载太小,查看了数据手册也没有查到最小负载要求,看了下寄存器配置(如下图),所有通道模式默认是CCM模式,然后计划改成DCM模式测试一下,这里就是遇到第2坑的地方,修改模式必须要修改写保护寄存器,刚开始没注意,辗转了多次,看写成功了也没回读,发现功耗没有改善,以为DCM模式没效果,折腾良久,后边经同事提醒,回读了下寄存器的值发现没有设置成功。
设置正常后,DCM模式下各个通道分别打开的电流记录如下
对比发现,DCM模式下,打开输出不带载的情况下,TPS65400基本不消耗电流,芯片温度也回复正常。
最终是将第4通道改成了DCM模式,其他通道保持CCM模式。
结论
古有书读百遍,其意自现,今有手册在手,问题自授首。
1.阅读芯片数据手册的时候要仔细,不要一目十行,有可能错过关键点,这一点都有可能让你怀疑人生。
2.当你在调试的时候感觉什么都没有问题的时候,回过头看看数据手册,应用笔记,有可能解决方案就一直在那里
3.观点只是个人拙见,文档不常写只常看,难免有所错漏或词不达意的地方,多多包涵,欢迎批评指正!
其他
1.附图为初版PCB,是有问题的,不知是否有人发现,欢迎讨论。
2.我属于应用,对电源不是很了解,不知道有没有大佬可以解释下,为什么DCDC芯片在轻负载的时候用DCM和CCM模式电流会差异这么大,而且发热如此严重,是个例还是普遍现象?
参考链接: