在解决一个客户委托设计问题时,发现5V转3.3V的板载电源芯片TPS63031工作不正常,表现为:输出0.7V。

1.首先,断开所有负载,测量开路电压3.3V,PASS。

2.接上电容测试容性负载能力,根据电路实际情况带2000uF电容,PASS。

3.继续测量带负载能力,焊接电阻,实测接5R1电阻(约650mA)时能正常输出,进一步提高负载电压立即下降,判断带载能力差(TPS63031额定能输出1800mA),上电瞬间无法为负载提供峰值电流导致TPS63031触发保护无法正常输出。


找到问题了,开始分析,起始时怀疑是硬件或焊接问题,经过更换芯片、电感,一系列测试,现象依旧。


在审视layout时发现了原因,如下图:


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输入电容的负极(绿色箭头),经过TOP面走线(绿色线条)通过焊盘到BOTTOM面继续走线连接到TPS63031的底部裸露焊盘电源PGND上,走线长、串联等效电感大,储能效果很差,参照官方原理图如下:

微信图片_20200503161515.jpg


总结:

这里犯的错误是没有给输入储能电容提供良好的电流路径,走线长而离散参数大,在TPS63031开关周期中,无法为电能输出提供本地快速传递。实际layout中注意了5V、GND与TPS63031的供电走线,电感的走线也符合要求,唯独没有重视输入电容,造成带载能力问题。所幸本电路在上电启动瞬间被发现出问题,万一负载启动时负载电流较小使得顺利启动,而在做某些大电流操作时才会拉低3.3V电压,将使得问题隐藏的更深,甚至难以厘清是硬件还是软件问题。


举一反三:

反观网上查到的一些TPS63031的有带载能力问题的帖子(https://e2echina.ti.com/question_answer/analog/power_management/f/24/p/146732/414953):


看看此君绘图中,C26右侧的小过孔、连接到PGND的小细线(而且还从中间穿过了电感L2),答案就别麻烦TI FAE的大佬们了(况且大佬们在帖子中的答复也没抓到要领,FAE在滑水吧?),早注意设计细节,起码节省一次制板的周期。

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