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[参考译文] SN6505B:推挽直流/直流转换器上的电压非常低

Guru**** 681050 points
Other Parts Discussed in Thread: SN6505B, TPS61175, SN6501, PCA9544A, ADS1115-Q1, ADS124S08, TLV61220, SN6505A
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/704667/sn6505b-very-low-voltage-across-push-pull-dc-dc-converter

器件型号:SN6505B
主题中讨论的其他器件: TPS61175SN6501PCA9544AADS1115-Q1ADS124S08TLV61220SN6505DSN6505A

大家好、

我设计并构建了第一个隔离式功率级、作为3V3、5V 和5VA 电源的一部分、用于仪表前端 有关 设计灵感、请参阅此 TI 数据表第9.2节"典型应用"。 输出电压与输入大相径庭、因为我使用的是1:1.33绕组变压器、我希望在图中 MBR0520L 二极管之后的5V 峰值测量区域内实现该目标(如下所示):

相反、SN6505B 驱动器会将该波形置于:

我在二极管之后将其输出(请注意 Vmax):

我怀疑我的实施中的某些事情根本是错误的、考虑到这是我第一次使用变压器、我不会感到意外。 下面是我的 PCB 的原理图、TPS61175的5VA 输出之后的组件目前未安装到 PCB 上、因此稳压器为空载:

这是大量信息、因此感谢您花时间阅读。 我的主要问题是、您能看到我的实现中可能导致变压器上的功率输出大幅降低的任何错误吗? 如果有人对设计最佳实践或他们认为可能是原因的任何直觉反应有任何建议、但证据不一定能证实这些建议、我很乐意调查这些建议-我完全被卡住了!

提前感谢、

路易

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    您好 Louis、

    感谢您使用 TI 的 E2E 论坛!

    我还有几个关于您的应用的问题。

    是您使用的 SN6505B 吗? 在您的原理图中、我在节点上看到 SN6505B、但在上面看到了 SN6501。
    TPS61175之后连接了什么负载?
    您使用的是什么变压器? 是否要将电压升高到5V 或更高值?

    是否可以先断开升压转换器并独立测试 SN6505?

    感谢您提供更多详细信息!

    此致、
    Matthias
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    Matthias、您好!

    感谢您的回复、我使用的是 SN6505B -在我了解下游组件所需的电流输出之前、标签来自错误的。

    5VA 电源上的负载为400mA/2W、综合(如果我误解了消耗数据)包括:

    • 3 * PCA9544A - 5VA @ 12uA = 36uA
    • 12 * FS2012 - 5VA @ 30mA = 360mA
    • 12 * NPR-101 - 5VA @ 3mA = 36mA
    • 3 * ADS1115-Q1 - 5VA @ 300uA = 900uA
    • 1 * ADS124S08 - 5VA @ 460uA = 460uA
    • 1 * TLV61220 - 5VA @ 5uA = 5uA
    • 总计= 0.397A

    但是、出于调试目的、在测试点之后、在图中没有连接任何组件、因为我最终移除了所有组件、构建了每个功率级并单独进行了测试。

    在此配置中、为 SN6505B 供电的上游稳压器是 TPS259230DRC:

    图中的变压器是 Wurth Electronik 750315240 、我认为该变压器的驱动频率高于 SN6505B 的最小频率150kHz。 我的理解是、由于磁芯之间的能量损耗、线圈必须具有1:1.33的匝数比、因此如果我需要隔离5V -> 5VA、我需要为输出侧提供稍高的功率。

    我可以移除 TPS61175并检查输出、如果您认为这会有所帮助、那么稳压器可能会出于某种原因在变压器上施加过多负载的原因是什么? 是否也可以移除肖特基二极管和'test_5Va'测试点之间的所有无源器件、或者您是否认为其他一切可能无关紧要?

    提前感谢、

    路易

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    您好 Louis、

    感谢您提供更多详细信息!

    最简单的调试方法是自行测试器件。 然后逐步添加电路以查找库。

    为正确操作:
    您将初级侧连接到电子保险丝之后的5V 电压?

    您使用的是什么电源、是否安装了电流限制? 您是否看到电流在未连接负载的情况下流动?
    此外、在 SN6505B 之后添加升压转换器的问题是什么? 是否要将电压升高到更高的水平?
    这通常可以通过调整变压器比率来实现。

    关于示波器照片?
    您是否将探头参考到相应的接地端口?

    在第一幅图中、示波器连接到 SN6505D 的两个输出? 那么、它是 D1和 D2?
    第二张图片是在次级侧的二极管之前将探头定位到次级侧 GND 和探头?

    通常、您应该会在两侧看到电压摆幅。 另请仔细检查变压器是否正确连接、这意味着中心引脚连接到次级侧的 GND。

    谢谢
    Matthias
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    Matthias、您好!

    是的、进入 SN6505B 的5V 电源直接从电子保险丝的另一侧流出。 其他测试点(J19和 J17)分别显示5V 和3.3V 的稳定电压。

    电源的电流限制为3.7A、在其当前状态下消耗的电流约为300mA、这是我所期望的、因为两个稳压器上都没有负载。

    我使用了一些其他示波器图像来进行澄清。 第一个以 GND 为基准、是 T1变压器引脚1的读数、即 SN6505B 信号的一半(图 A):

    下一个是在变压器的另一侧、引脚6、以二极管 D1之前的 GNDA 为基准(图 B):

    最后、这个是二极管 D1之后的信号、也以 GNDA 为基准(图 C):

    今天我和一名技术人员一起处理这个问题、他对图片 A 感到震惊、我说的对吗、这应该是一个干净的方波、而不是一个拥有所有这些尖峰的方波? 他建议完全移除和更换 SN6505B、以查看是否存在故障、您是否会根据示波器跟踪结果建议这样做?

    我也很想移除线圈二极管后面的所有元件、但如果比下游器件故障更有可能出现解释、我宁愿不这样做、尽管我被告知变压器上的负载低/受限也会导致这种情况、这是否有事实根据?

    提前感谢、

    路易

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    您好 Louis、

    确实、这看起来是错误的。

    您的器件看起来根本没有切换。 输出上只有一些噪声。

    此外、如果未连接负载、300mA 看起来也很高。 是否确定按照数据表中的规定连接了所有引脚?

    您可能在填充器件时翻转了器件?

    变压器中心凸片上的5V 电压是否稳定?
    您的使能引脚是否连接到5V? 您也可以测量该电压吗?
    CLK 引脚上是否有噪声? 您是否使其浮动?

    是否确定 SN6505B 之前的所有电路都能正常工作?

    数据表显示了器件的连接方式、在图35中、您可以看到初级侧 D1/D2节点上的摆幅是如何的。

    在连接了所有器件的情况下、很难对电路进行调试。 您的组件可能也会受到损坏。

    通常、我建议您部分构建您的电源设计。 开始使用 SN6505B 的一种好方法是使用 EVM:

    http://www.ti.com/tool/sn6505bevm          

    否则、我建议更换该部件并取消安装其后面连接的所有设备。 此外、我不确定为什么在器件之后使用升压转换器?  获得稳定和干净输出的一种好方法是使用 LDO、如使用 TPS76350的 EVM 上所示。

     我希望这将帮助您解决您的问题。

    此致、

    Matthias

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    Matthias、您好!

    我更换了电路板上的 SN6505B、现在 D1和 D2仅输出恒定电压、变压器的另一侧不存在电压、也不会拉任何电流。 但是、这是以前使用过的器件、我今天要订购一些新器件。 CLK 引脚被拉至永久高电平、我不确定这是正常行为还是故障/故障指示、但所有其他引脚、如 ENABLE、VCC 和 GND、都是我所期望的。

    我不认为我的布局有任何问题、但我会在发布时发布、以防 U21是 SN6505B:

    我很早就注意到的一个错误是稳压器都通过其 EN 引脚连接到相同的"电源正常"线路、并且隔离会阻止接地电势仅与变压器相关的5VA 稳压器运行、这是否合理? 为避免此问题、我通过焊接接插引线将 GND 和 GNDA 连接在一起。

    零部件到货后、我会进一步发布。

    此致、

    路易

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    您好 Louis、

    我想与您核实您的设备是否已到达?

    我还想提出一些其他意见、以帮助您完成此设计。
    我们还可以在离线讨论中对此进行跟进、或者通过电话/WebEx 会话来完成您的设计以及如何使其正常工作。

    同时、我认为您可能对电源设计的进一步深入研究感兴趣、因此我想向您指出我们的培训页面:
    在 TI.com 上、您可以找到有关电源设计的多个视频。 我们还提供了一些视频、帮助您开始使用隔离器:

    training.ti.com/power-tips
    training.ti.com/ti-precision-labs-isolation

    期待收到您的来信!
    此致!
    Matthias
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    您好 Louis、

    我想检查您是否仍需要此方面的支持?

    此致、
    Matthias
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    Matthias、您好!

    我收到了替换零件并安装了这些零件、然后捕获了以下痕迹:

    (在驱动器和变压器之间)

    (变压器后)

    总而言之、似乎我得到了两个锯齿波移-5V。 我的截止日期非常紧迫、我认为我必须在输入隔离方面做出妥协或更改设计。 我的主要问题是、变压器电路是否存在这样的行为先例? 它是否可能是某种下游故障?

    此致、

    路易

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    您好 Louis、

    您在二极管之后的输出端测量的输出电压是多少?
    您如何对此进行探查? 参考 GNDA 网?
    您是否取消了偏差背后的组件?
    我强烈建议分步调试这个。 因此、请从输入电压的连接位置开始、然后朝隔离器方向工作、然后对其后面的部件进行脉冲处理。 我还想知道为什么在隔离式电源之后使用升压转换器? 通常、您可以调整变压器绕组以获得更高的输出电压、然后使用 LDO 使其变得平滑。

    如果您愿意、我们可以离线讨论、并更详细地了解您的设计。 这可能更容易。

    此致、
    Matthias
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    Matthias、您好!

    简单的回答-我今天将删除整个下游组件、而不进行调试。

    我直接从变压器线圈输入和输出探测这些布线、但忘记也在二极管之后捕获布线。 无论波形在使用新的 SN6505B 后的振幅是否发生变化、至少对我来说、这种情况使其成为驱动器部件故障的想法无效。

    我使用升压转换器是因为它属于 SN6505应用示例中推荐的系列、但也能够提供所需的~1A 电流输出(而我查看的许多 LDO 都<1A)。 如果这实际上是要避免的、或者只是不是最佳做法、那么我将相应地更改设计。

    上周我发现了一些可能相关的东西-我使用的变压器是 Wurth Electronik 750315240、但 SN6505B 数据表的"9.2.2.5.3推荐变压器"部分实际上建议将 SN6505A 用作5V -> 5V 1A 电源的驱动器。 如果出现这种情况、我已经订购了一些备用 SN6505A。

    我将就屏幕共享事宜与我联系、感谢您的参与。

    此致、

    路易

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    问题无法解决。
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    您好、Matthias、

    好消息! 我听从了您的建议、移除了二极管下游的所有元件-电源故障是由稳压器引起的。

    我不知道具体而言稳压器为什么不能与我的电路配合使用、我希望您或其他人能够对此有所了解、但我认为在这种情况下使用的类型或拓扑完全错误。

    我剥离了所有组件、只添加了去耦无源器件和稳压器用于设置电流和电压的电阻器、并立即在二极管/整流器之后的点读取6.3V 电压。 现在、我要进行重新设计。

    在解决之前、我的最后一个问题是有关稳压器的适当替换。 SN6505数据表的"9.2.2.2 LDO 选择"部分规定:

    '中给出了防止稳压器从线路调节中下降所需的最小输入电压:

    公式1。 VI-min = VDO-max + Vo-max "

    我已经了解到 LDO 的电流输出应高于峰值1A、因此我将查看 LP3852EMP-5.0/NOPB。 根据公式1、我的理解是最小输入电压必须为435mV + 5V、 从此处获取数据表值、这应使输出在宽温度范围内稳定、因为我的变压器输出电压为6.3V。 我是否正确理解了这些因素?

    以下是重新设计的原理图草稿:

    所有输入电容器均使用 X7R 电介质、输出电容器的 ESR 为1.2欧姆。 SJ1是一个可焊接跳线、可帮助进行测试。

    此致、

    路易

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    您好 Louis、
    我很高兴听到您在调试方面取得了进展!
    通过稳压器、您指的是原理图中所示并连接在隔离式电源之后的升压转换器?
    www.ti.com/.../support
    请注意、这些产品由 TI 的单独产品线管理、因此对于更详细的问题、我建议使用 E2E 中的非隔离式直流/直流论坛:
    e2e.ti.com/.../addpost

    没有深入了解这一点:您在隔离式电源后面连接了升压转换器、这些器件可将较低的输入升高到较高的输出电压。

    然而、当您测量变压器时、输出电压为6.3V、但升压转换器设置为5V。 这意味着您的升压转换器的输出调节会尝试将输出调节到较低的水平、但它无法将输出调节到比输入电压更低的水平、因为它只有一个开关。 还有其他器件可以升高和降低电压、它们有两个开关。 但是、TPS61175只有一个开关和二极管 D3、这意味着它无法提供比输入更低的输出。

    您对最小输入方程的理解是正确的。 只要输入高于设定的输出电压+ LDO 的最大压降电压、您应该会收到稳定的输出。 请注意、您在 SN6505的变压器输出端看到的输出电压将随着更高的输出负载而下降、您可以通过连接有源负载可变电阻器并增大负载电流来观察此行为、您应该会看到电压下降大约500mV。

    您希望在 LDO 后面连接的典型负载是什么?

    此外、在上面的图像中、您似乎有从初级侧到次级侧的迹线? 我建议不要使用从初级侧到次级侧的任何物理走线、以免违反电隔离。

    感谢您的回答并使用 E2E。

    此致、
    Matthias
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    您好 Louis、

    您的设计是否取得了任何进展?
    我们能以任何其他方式为您提供支持吗?

    此致、
    Matthias
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    Matthias、您好!

    我想就是这样-重新设计完成后、具有1A 电源 LDO、5VA 上的总体负载仅为700mA、从而为器件和 PCB 供电。

    感谢您的帮助、这是一个真正的日志!

    祝你一切顺利、

    路易