如何快速調試TLD6098-X的設計
TLD6098-2ES是寬電壓輸入雙通道多拓撲DC/DC控制器,兩個通道上的電流或者電壓通過可以通過不同的拓撲實現(xiàn)閉環(huán)控制,作為一級恒壓源或者恒流源。目前TLD6098可以支持的拓撲有:對地升壓,SEPIC, 反激,對電池升壓,降壓。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202209/438135.htm本文針對TLD6098-X在保護診斷設計上的特殊處理,以及實際使用當中常見問題進行分析和解答,使設計者可以盡快定位問題,從而快速問題,縮短設計周期。
1.介紹
汽車的ECU設計從概念到驗證是需要很多的步驟。通過測試原型機的PCB來驗證設計是最重要并且最花時間的步驟之一。所有可能的輸入變化量需要加在ECU的上并且需要仔細檢查與之相關的輸出。
在調試當中有可能會觸發(fā)錯誤狀態(tài),測試工程師需要通過測量波形來診斷PCB。
使用TLD6098-X可以通過測量FPWM/FAULT波形來定位報錯的原因。根據不同影響LED 驅動的原因,F(xiàn)PWM/FAULT管腳產生不同的波形。每種出錯信息輸出不同的PWM占空比,使得出錯信息容易辨認??梢杂檬静ㄆ鞯奶桨暨M行測量。如果需要使用這個功能的話,F(xiàn)PWM/FAULT管腳對地的下來電阻的值需要處在1.8 k? - 9 k?區(qū)間。同時MCU可以容易的識別這些數字模式,提高ECU上診斷的效率。
2.短路到地
當ECU爭端輸出短路到地,LED驅動就不能給LED負載提供電流。這個會導致燈不亮。
TLD6098-X檢測到VFB的電壓小于100mV(VVFB_S2G 閾值)。在8ms(tS2G)之后控制器執(zhí)行常規(guī)的軟啟動,給輸出電容重新充電來檢測看看短路道地是否依然存在。如果VFB管腳的電壓沒有上升到高于150mV(VVFB_S2G+VVFB_S2G_HYS),芯片判斷短路依然存在。
在短路到地的檢測過程當中,F(xiàn)PWM/FAULT 管腳是個占空比為80%的PWM,并且芯片的SWO管腳門級驅動只有在軟起動重試過程中使能。
但是芯片處于PWM調光狀態(tài)時,PWM的duty會有變化,主要是因為芯片只在PWM on時候才會做短路到地檢測。
圖1 PWM調光是100%時短路到地時序圖
圖2 PWM調光是50%時短路到地時序圖
通過分壓電阻輸出電壓的可以反應到VFB的電壓上。在電壓掉到觸發(fā)短路到地閾值以下ai,芯片進入短路到地保護狀況,當短路條件移除,VFB管腳的上升到閾值加滯回值時,芯片恢復正常工作狀態(tài),可以參考以下的兩個公式(RVFBH and RVFBL是輸出對地的分壓電阻網絡):
在一些拓撲中,因為有直接從電池到地的路徑,比如boost,在這種情況下,調光的PMOS可以關斷輸出切斷來自輸入的過流來保護器件。防止過流損壞電感L1, 二極管D1, 電阻RFB, 已經線纜和連接器。.
圖3 TLD6098-1短路到地保護應用框圖
PMOS的選型需要保證重復重啟時沒有輸入電流限制。
3.輸出過壓
另外一個燈不亮的原因是LED開路。負載開路會在線束或者LED開路是發(fā)生。
在負載開路的時候,由于輸出電容的電流沒有泄放的路徑,輸出電壓會升高。芯片通過檢測VFB管腳的電壓來識別出開路的狀態(tài)。當VFB管腳的電壓高于1.6V (VVFB_OV), 將觸發(fā)輸出過壓的故障,當電壓小于1.4V (VVFB_OV–VVFB_OV_HYS).時,則認為芯片從故障中恢復。
圖4 PWM調光是100%時輸出過壓時序圖
圖5 PWM調光從50%到100%時輸出過壓時序圖
在輸出檢測過壓時,芯片在PWM 調光100%時候,F(xiàn)PWM/FAULT管腳輸出60%占空比PWM波。SWO的輸出在檢測到過壓時關閉,在tfault結束以及故障移除時,SWO恢復輸出。
需要注意的時候在PWMI off的時候芯片不做過壓檢測。
實際輸出過壓閾值用VFB的過壓閾值以及電阻分壓網絡一起決定(原理圖上RVFBH和RVFBL)。
在輸出電壓高于以下值會觸發(fā)輸出過壓故障:
當輸出電壓低于以下值時從輸出過壓故障退出:
圖6 TLD6098-1輸出過壓保護應用框圖
通常分壓電阻網絡和輸出電容并聯(lián),這樣可以根據輸出電容的耐壓值來選擇合適的分壓電阻。
4.FBH管腳過壓
DC-DC不僅僅能夠檢測分壓電阻網絡后面的開路,還可以檢測VFB檢測網絡的開路。
在這種情況下,為了提高系統(tǒng)的可靠性,當FBH的電壓高于75V(VFBH(H))時,芯片會關閉SWO門級驅動。當FBH電壓低于65V(VFBH(L)).時,芯片從故障狀態(tài)出來。
圖7 PWM調光是100%時FBH過壓時序圖
在FBH檢測到過壓時,芯片在PWM 調光100%時候,F(xiàn)PWM/FAULT管腳輸出60%占空比PWM波。在整個報錯的PWM周期,SWO門級驅動一直處于關閉狀態(tài)。
圖8 TLD6098-1 FBH過壓保護應用框圖
在一些應用中,設計者可以講VFB的電阻分壓網絡挪到離負載更近(PMOS后面)來保護負載。在這種配置下,RFB 護著PMOS故障時會對D1的陰極產生不可控的電壓。FBH在電壓超過75V過壓保護通過關斷SWO門級驅動來防止芯片進一步被損壞。
5.過流
超過LED顆粒的最大電流會使得每個LED暴露在高節(jié)電流下?lián)p壞LED燈串。TLD6098-X 系列提供了防止在80ms (8*tFAULT)的時間窗口內輸出電流不可控持續(xù)超過4ms(tOC)的保護。過流從FBH與FBL的壓差超過300mV (VOC_200%)開始計時,當壓差低于265mV(VOC_200%-VOC_HYS)時停止計時。在這段時間內,PMOS關斷來減小負載的平均電流。
一旦過流的計時器累計時間超過4ms, PMOS會關斷80ms(為了保護PMOS不會超過耗散功率)并且FPWM/FAULT管腳輸出20%占空比。
這個濾波時間在輸出電流是PWM波的情況下也是被使能的。并且模擬調光設定值也不能改變過流的閾值。
6.過溫
在高結溫會降低芯片的性能并且有可靠性的風險。通過關閉芯片內部的過溫保護可以防止上述問題。
這個功能在結溫到達175°C ( TJ(SD))觸發(fā)直到結溫低于165°C ( TJ(SD)-TJ(SD_HYS))。
芯片以FPWM/FAULT管腳持續(xù)的高電平作為報警。
我們不建議芯片在正常工作時連續(xù)使用觸發(fā)這個功能。正常芯片結溫應保持不超過150°C。
7.結論
設計時間是提高研發(fā)中心生產力的關鍵因素。只有靜態(tài)報警標志的LED驅動板有時會花費非常長的時間來進行PCB的調試。而TLD6098-X給設計者提供了一個在不需要MCU讀寄存器的情況可區(qū)分故障類型的報警信號,大大提高了故障識別能力并且提高調試效率。
這個解決方案可以可以和MCU一起配合,作為成本較高SPI通訊口線DCDC和成本較低只有傳統(tǒng)靜態(tài)報警標志芯片之間的性能和成本均衡的選擇。
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