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请大家分析一个电源芯片TP5100的“不良设计”
Echo
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发表于Sun Dec 03 09:31:46 CST 2017   |  只看该作者 1# 电梯直达

第一次用TP5100设计产品,想给自己的示波器电池设计一个充电电路。从立创商城买了10片TP5100。

第一版PCB按照TP5100的datasheet和自己对异步buck电路的理解布局的,测试除了纹波偏大,其它都正常。装到示波器上,一插12V电源,TP5100直接烧毁了,火光持续了好几秒。

联系拓微的技术支持,给了应用指导文档(吐槽下,就不能都写到datasheet中么),需要改进的主要有两点:

1)输入并联1R+10uF串联网络,输入9V电压以上必须增加。

2)MLCC电容位置都要靠近IC放置。

其实对于以上两点也不是很理解,输入电压最高18V,充8.4V电池,基本上全范围都要在9V以上,1R+10uF的串联网络在datasheet中竟然完全没有体现,这个网络只是模拟一个高ESR电容,如何吸收输入电压毛刺想不太清楚。

输入电容靠近IC放置这个是必须的,减小降低输入电容、高位MOS、外部二极管组成的环路面积,输出电容其实并没有这种要求。比如下面的MP1584EN参考布局,输入电容C1距离IC很近,但是输出电容C2实际上是比较远的。

 

不过既然官方的FAE都说了,那也没办法,完全按照技术指导中的要求又做了一版,打样之前将PCB发给官方FAE确认,他们说1.5A以下充电没问题了(实际设计1A充电)。

PCB回来以后焊接测试,和第一版相比纹波是降低了一点,并没有那么大,装上示波器,放电也正常,插12V电源测试,又是一阵烟,现象和第一版一模一样,输入增加的1R+10uF网络没有一点卵用。

再联系官方FAE,对方什么信息也不回了。头一次被国产IC坑这么惨。

立创社区里面也有对这个IC的讨论,搜索TP5100,讨论也大多指到立创社区的两个帖子:

【实例】电源芯片TP5100的不良设计

请高手推荐一下8.4V锂电池充电方案

请网友帮忙分析一下可能的原因,如果能让拓微官方帮忙分析就更好了,我是没有那么大面子了。

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按照官方FAE应用指导修改后第二版原理图,其中CHRG管脚通过外部上拉电阻接到3.3V电压上,原理图中没有体现。

 

按照官方FAE应用指导修改后第二版PCB布局

 

拓微官方的应用指导和布局点击查看大图

两个官方给的应用指导pdf文档

TP5100-锂电充电-应用指导-V00.pdf 

TP5100原理图及应用注意事项.pdf 

 
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蚂蚁的故事
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发表于Sun Dec 03 10:56:38 CST 2017   |  只看该作者 2#

当一个芯片的layout要求过分苛刻时,这个芯片就是有缺陷的芯片。

一款成熟的DC-DC芯片,输入输出网络的布局,通常都是影响工作稳定性和工作质量,比如纹波大小、过冲幅度、输出偏高或偏低、负载能力等等,但一般不至于动不动就冒烟!即便layout差到无法工作,成熟的芯片仍有保护功能关闭自己,一般不至于烧毁。

我们不必在有缺陷的芯片上去浪费时间!

补充一句:FAE通常都是一些出校门一两年且毫无实作经验的人在滥竽充数,不可听他们瞎指挥!

萧规曹随
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发表于Sun Dec 03 10:59:29 CST 2017   |  只看该作者 3#

楼主不用太重视FAE的建议。到些FAE并不偏重技术,工作时间也短,需要支持的产品种类多,有时商务目的最优先。


DC电源主要两个回路:充电和放电。把这两个回路的面积和损耗优化到极致,从本质上考虑哪些布局和滤波的要求,通常就能做的差不多了。


哪两个参考PCB设计,在第一点上还有改进余地;楼主的设计,两者都有提升空间。。。PCB设计,能力在PCB之外的地方。如台上一分钟,台外十年功一样的,

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Echo
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发表于Sun Dec 03 15:17:15 CST 2017   |  只看该作者 4#
萧规曹随 发表于 Sun Dec 03 10:59:29 CST 2017  3# 楼主不用太重视FAE的建议。到些FAE并不偏重技术,工作时间也短...
感谢你说了这么多,不过好像没什么干货?
ECHO Studio http://www.uimeter.com
Echo
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发表于Sun Dec 03 15:22:32 CST 2017   |  只看该作者 5#
蚂蚁的故事 发表于 Sun Dec 03 10:56:38 CST 2017  2# 当一个芯片的layout要求过分苛刻时,这个芯片就是有缺陷的芯片...

那么多人反馈TP5100容易烧毁,恐怕不是简单的应用问题了。

阴谋论一下:应用手册中提到输入加1R+10uF是在实际应用中大量烧毁以后提出来的补救措施,而这个补救措施也不是那么好用。

对于FAE,水平可能参差不齐,不过一个IC公司不可能所有FAE都是这样,能写出应用手册的FAE水平也不会太差。

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萧规曹随
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发表于Sun Dec 03 17:50:18 CST 2017   |  只看该作者 6#
Echo 发表于 Sun Dec 03 15:17:15 CST 2017  4# 感谢你说了这么多,不过好像没什么干货?
随手在网上搜了下,推荐楼主看看

1,想省时省力,可直接照这个里面说的,依葫芦画瓢。
https://wenku.baidu.com/view/016d8919fc4ffe473368ab09.html

2,想感性认识,可看这个。
https://wenku.baidu.com/view/016d8919fc4ffe473368ab09.html

3,想思考为什么的,模糊记得有个21IC论坛的电源版块,里面高手多多。

4,想知道PCB如何优化的,推荐下intel芯片组平台的随便一本黄皮书,里面尽是实例。什么电路PCB应该怎么做;为什么;设计余量范围;最坏情况下如何仿真来取舍。。。

都是原理很简单,细节较复杂了。
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Echo
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发表于Sun Dec 03 20:35:55 CST 2017   |  只看该作者 7#
萧规曹随 发表于 Sun Dec 03 17:50:18 CST 2017  6# 随手在网上搜了下,推荐楼主看看 1,想省时省力,可直接照这个里...

你的两个链接都是一样的,适合新手入门。21ic我是会员,里面IC代理很多,高手没见太多。

另外,搜索我只用google,不用百度,建议你也用google,百度的搜索质量实在是不行。

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萧规曹随
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发表于Sun Dec 03 22:15:25 CST 2017   |  只看该作者 8#
Echo 发表于 Sun Dec 03 20:35:55 CST 2017  7# 你的两个链接都是一样的,适合新手入门。21ic我是会员,里面IC...

不好意思,第二个链接本是这个:

https://www.cnblogs.com/CYP01/p/5614373.html


21IC很久没看过了。。。记得里面有些帖子讨论的内容,信息比些书店见到的电源专著还多。选个有兴趣的帖子,从头到尾看完,理解每个器件的作用,估计对DC/DC类芯片,以你的PCB截图的功底,不用看datasheet就能把PCB设计到极致的了。。。电源不算复杂的东东,做好也不容易。我见过华为北京研究院两个工程师验证一个PMU芯片(多路DC和LDO的组合芯片)几个月,也见过某公司一个专理加两个工程师一直做一款产品的DC/DC电源部分一年多,而且类似行为在相关公司都是常态。。。


google好,在家里用要翻墙;翻墙容易,。。。不知谁在电脑对面有些不甘心,

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Echo
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发表于Sun Dec 03 22:57:07 CST 2017   |  只看该作者 9#
萧规曹随 发表于 Sun Dec 03 22:15:25 CST 2017  8# 不好意思,第二个链接本是这个: https://www.cnblogs.com/CYP0...

这个链接内容还可以,不过 AN045_CN消除Buck转换器中的EMI问题.pdf 这个文档里面讲得更好。

我本职工作是做大功率ACDC、DCDC数字电源的,对各种电路拓扑、功率器件、磁性器件也还算熟悉。这个行业主要是软件+硬件,控制主要是TI的DSP,很少用专用IC来做。

完全没想到在这颗TP5100上掉坑里,对拓微的技术挺失望的,当然也可能是他们根本看不上小客户。

做技术,google是刚需,实在不行可以用bing凑合下。

ECHO Studio http://www.uimeter.com
蚂蚁的故事
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发表于Mon Dec 04 10:14:53 CST 2017   |  只看该作者 10#

我们不要在有缺陷的芯片上浪费时间!

现代的DC-DC就是接近傻瓜型的芯片,遵循三原则:1、所有器件离芯片越近越好;2、电流环路面积越小越好;3、反馈信号线避开电流剧变信号。如果遵循这三原则layout竟然冒烟,就要果断抛弃。精细调整layout布局仅是为了工作得更好,而不是为了可以勉强工作

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