TPS5432x/62x及TPS54x18/x19低電壓輸入下的電二次啟動(dòng)問題解析

摘要
　　TPS5432x/62x 是德州儀器推出的4.5V~17V 寬電源電壓輸入范圍，輸出電流最高可達(dá)6A的同步降壓SWIFT?系列轉(zhuǎn)換器，TPS54x18/x19 是2.95V~6V 窄電源電壓輸入范圍，輸出電流最高可達(dá)7A 的同步降壓SWIFT系列轉(zhuǎn)換器。該系列器件都具有熱性能增強(qiáng)的QFN 小體積封裝，專為板級(jí)空間要求苛刻的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，其內(nèi)部集成的高邊和低邊MOSFET 大大增強(qiáng)了其轉(zhuǎn)換效率并具有逐周期限流的過流保護(hù)機(jī)制。但該系列器件在實(shí)際低電壓輸入應(yīng)用中可能會(huì)出現(xiàn)下電時(shí)輸出二次啟動(dòng)的現(xiàn)象，本文以TPS54622 器件為例，針對(duì)該問題的產(chǎn)生原因進(jìn)行了研究分析并給出了相應(yīng)的解決方案，徹底消除了輸出電壓過沖問題，拓寬了TPS5432x/62x 系列和TPS54x18/x19 系列的應(yīng)用范圍。
　　1 TPS54622 輸出二次啟動(dòng)問題簡(jiǎn)介
　　TPS54622 是德州儀器推出的4.5V~17V 寬電源電壓輸入范圍，輸出電流可達(dá)6A 的同步降壓SWIFT?系列轉(zhuǎn)換器。該器件具有熱性能增強(qiáng)的3mmx3mm QFN 小體積封裝，專為板級(jí)空間要求苛刻的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，其內(nèi)部集成的高邊和低邊MOSFET 大大增強(qiáng)了其轉(zhuǎn)換效率并具有“打嗝式”（Hiccup）的過流保護(hù)機(jī)制。但該器件在實(shí)際使用過程中，低電壓輸入時(shí)（例如5V~6V 輸入）輸出電壓在下電過程中會(huì)出現(xiàn)多次過沖，最高尖峰幅值在負(fù)載為恒阻模式（CR Mode）下可達(dá)約1V，有可能影響供電后端微控制器及處理器的正常工作。
　　實(shí)際實(shí)驗(yàn)中測(cè)試抓取的TPS54622 輸出波形如圖1-a，圖1-b 所示，整個(gè)測(cè)試框架示意圖如圖2所示，測(cè)試電路原理圖如圖3 所示。實(shí)際測(cè)試中使用TPS54622 的評(píng)估板 （TPS54622EVM-012）作為被測(cè)對(duì)象，測(cè)試條件如下：
　?、佥斎腚妷篤IN=5.0V
　?、谳敵鲭妷篤OUT=3.3V
　?、圯敵鲭娏鱅OUT=3A，使用電子負(fù)載分別設(shè)定為恒流和恒阻模式進(jìn)行測(cè)試
　　
　　在圖1-a 和圖1-b 中，VIN 代表輸入電壓波形，VOUT 代表輸出電壓波形，VEN 代表使能端波形，VPG代表芯片電源正常（Power Good）引腳波形。從圖1-a 和圖1-b 中可以看出輸入電壓下電后，輸出電壓VOUT 沒有立即變?yōu)?V，而是經(jīng)過多次波動(dòng)后才降為0V。實(shí)際測(cè)試恒阻模式下過沖尖峰高達(dá)0.86V，這種輸出尖峰將大大干擾從此電壓獲取電源的MCU 及處理器的正常工作，使本已下電停機(jī)的MCU 或處理器再次啟動(dòng)，影響系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，這在系統(tǒng)電源軌為0.9V、1.2V 等環(huán)境下表現(xiàn)的更為嚴(yán)峻。因此，為達(dá)到TPS54622 的電壓使用范圍（芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)標(biāo)稱工作范圍為4.5V~17V），有必要對(duì)此問題進(jìn)行深入分析并找到變通的解決方法。