電源是每個電路系統的核心爷绘;其關系到這個電路是否正常工作书劝;而對于高端的ARM、DSP等嵌入式處理器更是如此土至。概因處理器性能越強购对,對核心的供電要求越高。大電流輸出毙籽,高電源穩(wěn)定性是必須的洞斯。
近日在調試TMS320C6678 DSP系統的時候遇到問題,發(fā)現同一個DC-DC電源方案坑赡,在不同的輸出電壓下有不一樣的表現烙如。發(fā)現其在設置為3.3V供電、1.5V供電的時候毅否,上電曲線很完美亚铁;但是在設置為1V供電的時候,在上電的瞬間卻存在抖動的現象螟加;這讓我大吃一驚徘溢。
測試對象:TMS320C6678小系統,供電芯片:TPS54620
測試工具:無線示波器(泰思科技F28M6D)
測試方式:電壓電流捆探,電路參數計算
1然爆、電路電壓測量
示波器及待測板子
電壓測試
核心電壓測試
3.3V的上電曲線
1.5V的上電曲線
1.0V的上電曲線(發(fā)現上電有雜波)
放大波形
2、數據測量
在觸發(fā)出電源的上電瞬間波形后黍图,打開FFT查看頻率成份曾雕;經過對比,發(fā)現抖動的噪聲集中在16.9KHz到28.2KHz這個頻段助被。而3.3V的上電曲線則非常干凈剖张,沒有什么噪聲摻雜在里面切诀。
3.3V的頻率成份
1.0V的頻率成份
3、原理分析:
電路設計是這樣的:
3.3V原理圖
1.0V原理圖
輸出電壓計算公式
VOUT = 0.8(R1+R2)/R2
則VOUT = 0.8*(2.49K+10K)/10K = 0.9992V
電壓輸出值符合設計搔弄。
最小電感的計算
則Lmin = ((9 - 1)/(4 * 0.3)) * (1 / (9*900kHz)) ≈ 0.8uH
實際電感取值:2.7uH/6A幅虑;符合設計。
最小濾波電容的計算
則Cmin = (4*1)/(900kHz*0.075) = 59.24uF
實際電容值:22uF+22uF = 44uF顾犹,不滿足設計倒庵。
4、優(yōu)化方案:
輸出端增加濾波電容蹦渣,為達到更好的濾波效果哄芜;增加電容組合:22uF+1uF+100nF = 23.1uF;增加后總電容值為44uF+23.1uF = 67.1uF柬唯;符合設計要求认臊。
(不同電容大小的獨立電容在對應的噪聲頻段有更好的濾波效果,具體分析在后續(xù)的技術文章中說明锄奢。)
5失晴、更改結果:
增加了電容后
上電測試:
更改后1.0V上電曲線
FFT頻域分析:
FFT
小結:
可以發(fā)現,更改后的設計拘央;即使符合設計要求涂屁,但是上電震蕩的問題仍未解決;總體的紋波有改善灰伟,但并不明顯拆又。
從調試結果來看,也不是電感電容值的問題栏账;在調試過程中帖族,電感值更換了1uH、1.5uF挡爵、22uH竖般;均存在震蕩的現象。故茶鹃,初步推測涣雕,這個問題是TPS54620的固有缺陷。具體的原因還需要深入排查及咨詢原廠闭翩。