如何快速調(diào)試TLD6098-X的設(shè)計(jì)

TLD6098-2ES是寬電壓輸入雙通道多拓?fù)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/497074.html">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?fù)鋵?shí)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?fù)溆校簩Φ厣龎?，SEPIC, 反激，對電池升壓，降壓。

本文針對TLD6098-X在保護(hù)診斷設(shè)計(jì)上的特殊處理，以及實(shí)際使用當(dāng)中常見問題進(jìn)行分析和解答，使設(shè)計(jì)者可以盡快定位問題，從而快速問題，縮短設(shè)計(jì)周期。
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介紹
汽車的ECU設(shè)計(jì)從概念到驗(yàn)證是需要很多的步驟。通過測試原型機(jī)的PCB來驗(yàn)證設(shè)計(jì)是最重要并且最花時(shí)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(xì)檢查與之相關(guān)的輸出。

在調(diào)試當(dāng)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(bào)錯的原因。根據(jù)不同影響LED 驅(qū)動的原因，F(xiàn)PWM/FAULT管腳產(chǎn)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(rèn)?？梢杂?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/491602.html">示波器的探棒進(jìn)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(shí)MCU可以容易的識別這些數(shù)字模式，提高ECU上診斷的效率。
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短路到地
當(dāng)ECU爭端輸出短路到地，LED驅(qū)動就不能給LED負(fù)載提供電流。這個會導(dǎo)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(dāng)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(qū)動只有在軟起動重試過程中使能。
但是芯片處于PWM調(diào)光狀態(tài)時(shí)，PWM的duty會有變化，主要是因?yàn)樾酒辉赑WM on時(shí)候才會做短路到地檢測。

圖1：PWM調(diào)光是100%時(shí)短路到地時(shí)序圖
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圖2：PWM調(diào)光是50%時(shí)短路到地時(shí)序圖

通過分壓電阻輸出電壓的可以反應(yīng)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(jìn)入短路到地保護(hù)狀況，當(dāng)短路條件移除，VFB管腳的上升到閾值加滯回值時(shí)，芯片恢復(fù)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(wǎng)絡(luò)）：

在一些拓?fù)渲校驗(yàn)橛兄苯訌碾姵氐降氐穆窂?，比如boost，在這種情況下，調(diào)光的PMOS可以關(guān)斷輸出切斷來自輸入的過流來保護(hù)器件。防止過流損壞電感L1, 二極管D1, 電阻RFB, 已經(jīng)線纜和連接器。.
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圖3： TLD6098-1短路到地保護(hù)應(yīng)用框圖

PMOS的選型需要保證重復(fù)重啟時(shí)沒有輸入電流限制。
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輸出過壓
另外一個燈不亮的原因是LED開路。負(fù)載開路會在線束或者LED開路是發(fā)生。

在負(fù)載開路的時(shí)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(dāng)VFB管腳的電壓高于1.6V (VVFB_OV)， 將觸發(fā)輸出過壓的故障，當(dāng)電壓小于1.4V (VVFB_OV – VVFB_OV_HYS).時(shí)，則認(rèn)為芯片從故障中恢復(fù)。
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圖4：PWM調(diào)光是100%時(shí)輸出過壓時(shí)序圖
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圖5：PWM調(diào)光從50%到100%時(shí)輸出過壓時(shí)序圖

在輸出檢測過壓時(shí)，芯片在PWM 調(diào)光100%時(shí)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(shí)關(guān)閉，在tfault結(jié)束以及故障移除時(shí)，SWO恢復(fù)輸出。

需要注意的時(shí)候在PWMI off的時(shí)候芯片不做過壓檢測。

實(shí)際輸出過壓閾值用VFB的過壓閾值以及電阻分壓網(wǎng)絡(luò)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(dāng)輸出電壓低于以下值時(shí)從輸出過壓故障退出：

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圖6： TLD6098-1輸出過壓保護(hù)應(yīng)用框圖

通常分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和輸出電容并聯(lián)，這樣可以根據(jù)輸出電容的耐壓值來選擇合適的分壓電阻。
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FBH管腳過壓
DC-DC不僅僅能夠檢測分壓電阻網(wǎng)絡(luò)后面的開路，還可以檢測VFB檢測網(wǎng)絡(luò)的開路。
在這種情況下，為了提高系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)FBH的電壓高于75V(VFBH(H))時(shí)，芯片會關(guān)閉SWO門級驅(qū)動。當(dāng)FBH電壓低于65V(VFBH(L)).時(shí)，芯片從故障狀態(tài)出來。
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圖7：PWM調(diào)光是100%時(shí)FBH過壓時(shí)序圖

在FBH檢測到過壓時(shí)，芯片在PWM 調(diào)光100%時(shí)候，F(xiàn)PWM/FAULT管腳輸出60%占空比PWM波。在整個報(bào)錯的PWM周期，SWO門級驅(qū)動一直處于關(guān)閉狀態(tài)。
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圖8： TLD6098-1 FBH過壓保護(hù)應(yīng)用框圖

在一些應(yīng)用中，設(shè)計(jì)者可以講VFB的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)挪到離負(fù)載更近（PMOS后面）來保護(hù)負(fù)載。在這種配置下，RFB 護(hù)著PMOS故障時(shí)會對D1的陰極產(chǎn)生不可控的電壓。FBH在電壓超過75V過壓保護(hù)通過關(guān)斷SWO門級驅(qū)動來防止芯片進(jìn)一步被損壞。
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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(shí)間窗口內(nèi)輸出電流不可控持續(xù)超過4ms(tOC)的保護(hù)。過流從FBH與FBL的壓差超過300mV (VOC_200%)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)壓差低于265mV(VOC_200% - VOC_HYS)時(shí)停止計(jì)時(shí)。在這段時(shí)間內(nèi)，PMOS關(guān)斷來減小負(fù)載的平均電流。

一旦過流的計(jì)時(shí)器累計(jì)時(shí)間超過4ms, PMOS會關(guān)斷80ms（為了保護(hù)PMOS不會超過耗散功率）并且FPWM/FAULT管腳輸出20%占空比。

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這個濾波時(shí)間在輸出電流是PWM波的情況下也是被使能的。并且模擬調(diào)光設(shè)定值也不能改變過流的閾值。
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過溫
在高結(jié)溫會降低芯片的性能并且有可靠性的風(fēng)險(xiǎn)。通過關(guān)閉芯片內(nèi)部的過溫保護(hù)可以防止上述問題。

這個功能在結(jié)溫到達(dá)175°C ( TJ(SD))觸發(fā)直到結(jié)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(bào)警。

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我們不建議芯片在正常工作時(shí)連續(xù)使用觸發(fā)這個功能。正常芯片結(jié)溫應(yīng)保持不超過150°C。
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結(jié)論
設(shè)計(jì)時(shí)間是提高研發(fā)中心生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素。只有靜態(tài)報(bào)警標(biāo)志的LED驅(qū)動板有時(shí)會花費(fèi)非常長的時(shí)間來進(jìn)行PCB的調(diào)試。而TLD6098-X給設(shè)計(jì)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(bào)警信號，大大提高了故障識別能力并且提高調(diào)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(bào)警標(biāo)志芯片之間的性能和成本均衡的選擇。