背景
一个项目中用到了TPS54331电源芯片,电源输入电压5V,输出4V,负载GPRS模块。
问题
上电后设备无法正常工作,输出波形2s周期三角波,最低电压2V,最高电压4V。增大输入电压后工作正常;或者增大输出电流后也正常。故障现象具有普遍性,所有设备都存在相同问题。
问题解决
根据故障现象和查阅手册可知,因为GPRS模块的电流时突变的,最低时只有几十毫安,峰值却能达到1安。所以问题出现在几十毫安,查电源芯片数据手册可知,负载电流较小时,电源芯片将进入ECO模式【当电感上最大电流小于160mA时,设备进入ECO模式】。
问题就发生在ECO模式,为了提高效率在负载较小时,会进入ECO模式,降低开关频率。ECO模式下要维持设备正常工作,要求输入关断期间,输出电感上电流不能间断,因此要求输出电感较大。
然而实际调试过程中,即便将输出电感增加到100uH,也要输入电压5.5V才能正常工作。进一步测试发现,当减小输出电容时(GPRS模块数据手册要求输入电容470uF x 2,电路设计中为470uFx2,20uF*2),输出三角波的频率会增加。进一步减小电容(拆除470uFx2)后,输出更趋于良好。增加一个120Ω负载后,输出正常。
问题分析
- 输入电压7V,输出电容不变,输出4V工作正常;
- 输入5V,输出电容减少,输出4V工作正常。
原因:输入-输出压差小于2V时,芯片监测BOOT管脚的电压作为欠压保护输入。因此需要保持电感器上电流不能为0。当输入输出压差大于2V时,输入欠压用输入分压后由EN监测实现。
总结
无计可施的时候认真阅读数据手册是很好的选择。