大家好、
我需要帮助以解决我们在新设计中遇到的问题。
原理图如上所示。
这是一个 LED 驱动器输出/保护通道。
在正常运行时、该通道可在48V 电压下保持90W、因此负载为~2A。
我使用 LMC6482来监测 CH1负载上的输出电流。
在 DIM CH1上、ST 微控制器以3KHz 的频率输出 PWM 占空比。
我们正在尝试以1us 的最小脉冲实现深度调光，因此，为了在0.05%占空比下实现深度调光，当 Vdimmer 低于2.5V 时，我们降低了频率，因此在1V 调光输入时，我们使用500Hz 来实现1us 的最小脉冲。
正常运行时、我们通过90.05Ohm 电阻器 R35感测电流负载、然后信号由 U7放大并馈入引脚12、进入 STM32G070CBT6。
DIMCH1上的 PWM 响应0-10V 输入调光模拟信号。
此外、该信号还用于在发生过载或短路时馈入 FW 或 HW 保护电路。
使用 R36、C26、C17的值、我得到下面的波形。
可以看出、输出信号 I_SENSE_CH1是平方、并跟随输入信号以实现低至~3.5%的占空比。 则输出会失真。
我需要帮助来了解这种情况的发生原因、以及我们可以采取哪些措施来清除纹波并使信号平方。
附加：
555波形- Vdim = 6V 时的波形：黄色=负载；绿色= TP50处的信号；粉红色=引脚3处的信号；蓝色= TP19处的信号
示波器553- Vdim = 4V 时的波形
示波器551- Vdim =2V 时的波形
示波器550 - Vdim = 1V 时的波形
谢谢你 
马里亚纳
输出信号失真有三个原因 。
首先、运算放大器响应受压摆率的限制、在 LMC6482的情况下、最小压摆率为1V/us -请参阅下文。 因此、要使输出移动完整的1.5V 电压、最短时间为1.5us -因此、您需要一个压摆率高得多的运算放大 器、以便输出信号可以在我们的几分之一中移动满量程。
第二个问题是、为了使 LMC6482等 CMOS 运算放大器进入全压摆、阶跃输入信号电压必须是大信号：1V 或更高。 使用您显示的100mV 信号不会将 LMC6482等运算放大器推入全压摆。 但是、将100mV 输入阶跃与 OPA2210或 OPA2206等双极输入运算放大 器配合使用将强制其转换。
第三个问题是、即使转换率更高、下面电路中的任何运算放大器输出响应也将受到您使用的反馈 RC 组件的1.5us 时间常数的限制-请参阅下面的。 要解决此问题、您可能需要将 C17降低至10pF。
尊敬的 Marek：
我今天获得了该部件、并进行了这些测量。
我的关切是在这一信息的末尾。
黄色=负载
蓝色=DIM_CH1
绿色=引脚3处的输入运算放大器
粉红色=运算放大器输出(TP19)
Iload = 1.96A
Vi = 4V：#630
Vi=3V：#631
Vi=2V：#632
Vi = 0.97V：#633
Iload = 954mA
Vi = 4V：#634
Vi = 3V：#635
Vi=2V：#636
Vi = 0.97V：#639
C17测量值=已删除、C27 = 100pF
Iload = 1.96A
Vi = 4V：#644
Vi = 3V：#645
Vi=2V：#646
Vi = 0.97V：#647
Iload = 954mA
Vi = 4V：#655
Vi=3V：#653
Vi=2V：#652
Vi = 0.97V：#650 
因此、如果您看看显示负载减半(954mA)测量的图像、您会发现运算放大器的输出(粉色信号)与运算放大器中的输入不一致、并缓慢变为零。
您认为它会导致这种行为的原因是什么。
我还在 C27增大到570pF 的情况下进行了测量、但在0.97V 时不再有信号。
因此、我将保持 C27 = 100pF。
谢谢、
Mariana
马里亚纳
您引用了 C27和 TP19、但我在原理图中看不到其中任何一个-请参阅下面的内容。 您说 C27时是指 C26吗？
为了使运算放大器转换、必须在 TP51上施加较大的阶跃输入信号(请参阅上文)。 因此、您不希望使用任何像 C26这样的电容器-包括电容器滤除强制运算放大器转换所需的输入信号的锐边。
运算放大器转换的第二个要求是具有大输入信号：CMOS 的步长>1V、双极输入运算放大器的步长>100mV。 但通过查看下面的示波器图片、我几乎看不到任何输入信号-对于2A 负载、iinput 信号(绿色)应为100mV、但对于1A、它仅为50mV -这还不够。 BTW。 请在示波器上使用100mV/div (而不是500mV/div)来显示输入信号。
您需要将输入信号增加至至少100mV、这意味着对于1A 负载、您需要使用 100m Ω R37或更改连接、如下所示。
因此、 请记住、您根本不需要 C26、TP51阶跃信号必须至少为100mV、C17必须为10pF 或更低。
您好、Mariana、
如果您可以使用 CMOS 运算放大 器、则价格会低得多、但为了使此类器件转换、您需要应用1V 阶跃输入、该输入需要1ohm 分流电阻器来提供1A 负载电流-我认为您无法这样做。 因此、为了强制运算放大器以100mV 阶跃输入进行转换、您必须使用双极输入运算放大器-请参阅以下链接下双封装中所有双极输入运算放大器的列表：
OPA2202会便宜得多、但由于其压摆率仅为0.35V/us、因此压摆率太慢(t=1.5V/0.35V/us = 4.3us)-请参阅下文。
您好、Mariana、
我相信您所指的是不同的原理图-我没有看到下面的 R49 (您是指 R36吗？)。 如果是这样、R36的唯一原因是在 TP50过冲超过0V 至12V 电源轨的情况下将电流限制在10mA 或更低。 您可能需要 C17以实现稳定性，但 C17*R96时间常量 应~0.1us，以满足您的时间要求。 因此、10pF 和15k 应该可以。 通过降低 R96来降低增益不会改变压摆率 -然而、产生影响的是增加 TP50上的输入阶跃电压、但为此、您必须将分流电阻器 R37增加到100m Ω 以上。
我不理解的一个原因是引脚3上有如此多的过冲/下冲(绿色迹线)？ 因此、您应该包含200pF 的 C26来尝试清除信号(tc=200pF*470ohm=~0.1us)。 正如您在下方看到的、引脚3上的阶跃输入电压远低于使双极运算放大器转换所需的100mV；更不用说输入信号反转其方向会导致输出失真(粉色)。
尊敬的 Marek：
感谢您的澄清；是的、这是关于 R36。 
我不确定为什么我看到运算放大器输入上的过冲。 我也感到困惑。 我已经测试了 C26 = 100pF、没有看到任何改进；请参阅随附的 V = 4V、V = 0.97V 和负载= 1.9A 的示波器截图；我还将尝试200pF。
虽然我们希望找到一家价格更合理的供应商、但我希望找到 BOM 的第二个选项、因为这是我们所有产品所必需的。
我有2个问题：
那么、在选择其他运算放大器选项时、我在搜索时应该使用哪些特性？ 输入应使用 双极技术；压摆率>6、轨到轨...在选择第二个选项运算放大器时、我还应考虑哪些因素？
2.我见过的许多运算放大器都显示了"通用"或"CMOS"。 描述中是否显示了"通用"双极输入？
尊敬的 Marek：
我已根据您的建议修改了从 R36到 TP50布线的电路板、并将连接移动到 TP49。
此外、C26 = 180pF、C17 = 10pF、R36 = 470欧姆。
此外、我在 R37上移动了 OLsense +和 OLsense -以保持 UL 认证要求。
随附示波器快照：
766适用于 V= 1V
V=4V 时为#767
您能不能猜到为什么在4V 电压下、我在输出端看到这样的斜坡(粉色)、而不是方波信号？
另外一件我不理解的事情是、当使用另一个单元并进行相同修改时、使用相同的运算放大器 OPA 2210、我会得到不同的结果： 这意味着电阻器在470R 时在低 V=1V 时无法很好地放大、因此我必须将电阻器增加到1K 以使其放大、但波在1V 时形成不同的波形：
801和802
因此、我继续使用原始电路板、但仍然不了解 RC 值是否正确。
如果有任何建议、敬请推荐。
谢谢、
Mariana
Buna ziua Kai,
以下是我的答案：
1. 在正常运行期间 ，我们的驱动器的输出功率由软件控制。 负载电流使用电流感应电阻器 R37进行测量。
该感测电阻两端产生的电压经过滤波、放大并馈入模数转换器。 将得到的数字值与存储的最大参考值进行比较。 如果测量值大于基准值、则通过关闭 MOSFET Q3来禁用驱动器的输出。
然后、输出保持关闭两秒钟。 然后、Q5重新导通、并再次测量输出电流。 如果电流仍高于允许的最大值、则输出再次被禁用两秒钟。 只要测得的输出电流高于允许的最大值、就会重复此过程。
这正是我们尝试实现的目标；对于任何负载和任何 DIM 通道 PWM 信号、这应该是可能的、这意味着在任何 DIM 电平下都是如此。
2、我今天已经测量了您指出的信号、您在这里看到了这些信号：
Q6的基极为绿色信号(蓝色= DIM-CH1；黄色=负载、粉红色=运算放大器的输出；Vdimer= 3V)：
Q6的收集器：
Q4的收集器：在这里、我将 Q4的绿色底座和 Q4的收集器保持为粉色：
Q2-Q5的底纹为绿色、TP48处的信号为粉红色：
因此、我看不到具有锐边的良好方波脉冲。
您是否认为这可能是我在运算放大器中看到的行为的原因？
在当前设计中有什么改进方法？ 您认为使用快速开关晶体管来改变晶体管是否会有所帮助？
任何想法都将不胜感激。
3、我不知道到底该怎么回答。 我们将在将电路板提交到实验室后获得测试报告。 已经做了一个初步的工作，这是可以的。
谢谢、
Mariana
马里亚纳
运算放大器放大输入信号、因此其输出只能是输入的增益镜像图像或滤除信号(响应速度变慢)- 如果输入是其他任何内容、则输出不能是方波脉冲。
因此、如果您需要输出为方波脉冲、则必须清理负载输入信号、使其尽可能接近方波脉冲。 使用更快的晶体管可能会有所帮助、但在执行任何其他操作之前、您需要通过探测下面显示的节点来确定延迟发生的位置。
您好、Mariana、
感谢您的反馈。
以下是 TINA-TI 仿真的结果：
e2e.ti.com/.../mariana_5F00_mosfet_5F00_driver.TSC
看起来与您测量的结果非常相似：
Kai
在这里、对于理想驱动器：
请注意、不仅不同的边沿速率、而且不同的输出电压标量...
Kai
因此、MOSFET 未完全导通：
看到"VP_9"电压过低的情况
Kai
Hhm、SIR122的模型似乎存在问题。 重试：
e2e.ti.com/.../mariana_5F00_mosfet_5F00_driver_5F00_3.TSC
正如 Marek 已经提到的、通过使集电极电阻器的欧姆值更低、并通过将晶体管转换为"肖特基晶体管"、可以提高驱动器的速度：
e2e.ti.com/.../mariana_5F00_mosfet_5F00_driver_5F00_2.TSC
Kai
使用2N2484/2N3906晶体管：
e2e.ti.com/.../mariana_5F00_mosfet_5F00_driver_5F00_4.TSC
Kai
尊敬的 Kai：
感谢您进行此仿真。
我已经尝试使 R30 = 0欧姆、正如 Marek 建议的、但这不是很好。 结果如下：
此图显示：黄色=负载、绿色= Q4的基极、粉红色= Q4的集电极
此图显示：黄色=负载、绿色= Q2-Q5的基极；粉红色= TP48 (MOSFET 的栅极)
2.我还订购了快速开关晶体管：对于 Q2、Q4、Q6 = 2SC5868TLQ、对于 Q5 = ZXTP2029FTA (这一个并不是很好、但我无法按时获得正确的晶体管；我要用于 Q5的晶体管= 2SA2088U3T106)。 我已经对它们进行了测试、结果如下：
在： V= 1V (完全 DIM)、R33 = 1K、黄色=负载、蓝色= DIM_CH1、绿色= TP48、粉色=运算放大器输出
在 V=2V 时
在 V=3V 时
当 V=4V 时
同样、正如您看到的、TP48的信号随着 DIM_CH1的脉冲降低而下降。
我将尝试像在您的仿真中那样添加二极管、并查看行为。
您能否向我解释一下这些二极管如何帮助我更好地理解？
谢谢、
Mariana
尊敬的 Kai：
我已经看过、我记得我将这个与 MOSFET 一起使用了。
我在一个电路板上实现了、二极管将开关时间缩短了200ns。
还有一件事：我拍摄了有关 Q4和 Q6切换方式的示波器照片。
#906显示了 Q4晶体管行为：黄色=负载、蓝色= DIM_CH1、绿色=信号(Q4的基极)、粉红色=信号(Q4的集电极)
#907显示 Q6晶体管行为：黄色=负载、蓝色= DIM_CH1、绿色= Q6基极的信号、粉红色= Q6集电极的信号
Q6的开关性能如预期的一样好、但 Q4在开启时具有开关延迟、延迟会传播、我在 TP48处看到它。
在添加了肖特基二极管的单元上拍摄了示波器照片(我在实验中使用了 BAT-41)。
我还尝试将 R28从10K 降低到1K、但这会损坏电路板上的 Q4和 R32、并且负载保持完全开启。 我修复了电路板。 尝试了另一个并执行了相同的操作。
那么、您是否知道为什么 Q4开关效果不好？
谢谢、
Mariana
