
# 实验报告：PPMU2.0 DPS板卡挡位切换对电源影响

## 基本信息
| 项目         | 内容                  |
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| 实验日期     | `2026-03-06`          |
| 负责人       | `沈浴阳`              |
| 报告版本     | `V1.0`                |
| 板卡编号     | `JC124M060_A1`              |

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## 一、实验背景

  在PPMU2.0板卡搭配64DPS的配置情况下，ATE软件连接板卡(Connect)，外部校准等情况下，K7板卡上的LED灯(FPGA_DONE)会熄灭
 
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## 二、实验目的
<!-- 清晰描述实验要验证的关键问题 -->
1. 目标1：`确认K7灯灭原因(怀疑电源问题)`
2. 目标2：`尝试修复/规避问题`

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## 三、实验环境
- **硬件配置**  
  - PPMU2.0 板卡一套：
    - PMU: JC124M014_A7
    - DPS: JC124M060_A1 * 2
    - MOLEX: JC124M038_A8
    - K7_w/_NOR: JC124M049_A1 * 2
- **软件环境**  
  `N/A`
- **物理环境**  
  `温度：25±2℃ | 湿度：45±5%RH`

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## 四、实验步骤
### 1. 准备工作
<!-- 分步骤描述准备过程 -->
1) 步骤描述1：`准备示波器、软硬件环境`
2) 步骤描述2：`板卡上电`

### 2. 测试流程
<!-- 按顺序记录关键操作 -->
1. 板卡上电，等待所有子板上线&K7固件下载完成
2. 连接板卡，执行DPS Force
3. 观察是否灯灭
4. 进一步缩小怀疑范围至DPS板卡上运放供电，隔离指令
5. 单独发送运放供电切换指令
6. 测量各供电状态

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## 五、实验结果
### 关键数据记录
| 测试点 | 预期值 | 实测值 | 单位 |
|--------|--------|--------|------|
| +15V_VIN(w/_64DPS)   |  14.5~15.5   | 12.310   |  V    |
| +15V_VIN(w/_32DPS)   | 14.5~15.5 | 13.606 | V |
| S1_PP5V_EN | >1.17| 1.0442 | V |
| S1_FPGA_1V0(w/_64DPS)  | 1.0    | 0.4   | V    |


### 波形/现象记录
**图1：K7板 5V Enable信号受影响**  
![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/S1_PP5V_EN.jpg)  

**图2：DPS运放电源切换瞬间VIN15V波形**  
![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/VIN_15V.jpg)  

**图3：64DPS运放电源9V->13V波形与VIN15V波形**
![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/VIN_vs_OPADJ_w_64DPS_1.jpg)

**图4：64DPS运放电源13V->9V波形与VIN15V波形**
![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/VIN_vs_OPADJ_w_64DPS_2.jpg)

**图5：32DPS运放电源9V->13V波形与VIN15V波形**
![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/VIN_vs_OPADJ_w_32DPS_1.jpg)

**图6：32DPS运放电源13V->9V波形与VIN15V波形**
![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/VIN_vs_OPADJ_w_32DPS_2.jpg)

**图7：64DPS VIN15V波形与运放电源导致运放电源进入硬保护**
![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/VIN_OPADJ_FB_1.jpg)

**图8/9：64DPS 运放电源芯片进入过流保护**
![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/VIN_OPADJ_FB_2.jpg)

![](../../_images/DPS_Amp_Pwr/OPADJ_PG_1.jpg)
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## 六、问题分析
<!-- 使用故障树等结构化方法 -->
```{mermaid}
graph TD
A[K7重启] --> B[K7核压过低]
B --> C[前级电源输出异常]
C --> D[K7 5V电源芯片EN脚电压过低]
D --> E[EN通过VIN电阻分压得出]
E --> F[VIN跌落]
F --> G[DPS运放供电切换导致]
```

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```{mermaid}
graph TD
A[DPS运放供电切换导致] --> B[使用ADG1434进行反馈电阻切换]
B --> C[反馈电阻切换存在空白时间，此时反馈网络开路]
C --> D[电源芯片TPS54821识别内部MOS管存在过流]
D --> E[电源芯片进入过流保护]
C --> F[+15V_VIN因瞬时大电流跌落]
E -"若在~1.3ms内故障未缓解"-> G[TPS54821关闭~37ms后重启]
```

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## 七、结论与建议

✅ **实验结论**  

1. `TPS54821` 不可使用当前切换反馈电阻的方式切换输出电压，根据现象可反推出存在瞬时大电流`
2. 此瞬时大电流会拉低板卡上主要的供电：`+15V`
   1. 在`32DPS`的配置下，`+15V`会被拉低至`~13V`
   2. 在`64DPS`的配置下，`+15V`会被拉低至`~12V`
3. K7的二级电源`+5V`的`EN`通过分压电阻分压`VIN`，由于配比问题，EN的VIN阈值约为`13V`,低于此值K7次级电源会掉电
4. `TPS54821`在`64DPS`配置下，切换输出电压时，存在长时间处于`Overcurrent`的可能性，此时芯片将进入`~37ms(16384 cycles)`的关断状态，之后重启，此时输出电压将缓慢滑落，直到重启

⚠️ **改进建议**  

- 建议1：修改`ARM固件`，避免64DPS**同时**切换运放供电
- 建议2：修改`K7 BOM`，更换EN分压电阻，允许更多的VIN跌落
- 建议3：修改`DPS裸板`，调整修改电源输出电压的方式