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[参考译文] LM5180:数据表

Guru**** 2353820 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5180, LM5185, LM25180
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/isolation-group/isolation/f/isolation-forum/1417635/lm5180-datasheet

器件型号:LM5180
Thread 中讨论的其他器件: LM5185LM25180

工具与软件:

大家好、TI 团队

我正在研究用于 MOSFET 栅极驱动 PSU 的 LM5180/LM5185、并 有一些问题困扰我

感谢您帮助澄清。

  LM5180数据表的第19页介绍了最小磁化电感计算 、如下所示。

如果用 TOFF-MIN=450ns 计算,则相关占空比 D≥1-FSW*TOFF-MIN=1-450ns*350kHz=84.25%,但在 BCM 操作模式下, Dmax 设置为60%,如何理解公式15和如何得到公式 18 ?

TBH  更易于理解 LM5185数据表中磁化电感计算的相关说明。

关于 Cin、 LM5185数据表第22页的相关说明 如下所示。 但 根据布局 指南推荐低 ESR 陶瓷电容器、哪一种更好?   LM5185 EVM 中描述了相同的建议电容器

此致

海龙

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    嗨、Hailong、

    感谢您发送编修。  这些是很好的问题、它们与设计中的权衡决策有关。  

    关于您的第一个问题、最大占空比60%是经验选择。 是的,你可以设置 Dmax=85%,但你最终会得到更大的 Pn :次级变压器匝数比,因此更高的电压应力 SW 引脚。  此外、将能量传输至负载的时间会缩短至非常窄的时间窗口、这意味着次级绕组上有高 rms 电流、因此会产生绕组传导损耗。  第三、您需要更大的 Cout 才能实现您的 Vout 纹波规格。  

    关于第二个问题、 您需要陶瓷电容器和电解电容器的组合。  陶瓷电容器可滤除纹波电流、还可滤除电解电容器以对由电感和陶瓷电容器构成的谐振回路进行阻尼。  有关详细信息、请阅读以下文章。

    https://www.ti.com/lit/pdf/snva538?keyMatch=input%20filter&tisearch=universal_search

    希望这一点得到澄清。  

    此致、

    Youhao

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    您好、Youhao、

    感谢您的大力支持。

    抱歉、我没有清晰地描述该问题。

    关于第一个问题,我不明白等式15,其中 NPS=3(基于 D= 60%),TOFF-MIN=450ns(  计算 D≥84.25%)、请看下面的快照。

    我的理解是、磁化电感计算基于以下  分步公式、TOFF-MIN 只是一个要仔细检查占空比的限制值(toff =(1-D)/Fsw)、但不能用于计算 磁化电感。  如果我错了、请更正我。

    关于 第二个问题、非常感谢大家分享参考文档、问题得到了解决。

    问题3、 TBH、我想推导出 公式以更好地理解它们、您能否提出一些建议来研究公式18、公式 22、公式  24.

    问题4、我正在为 MOSFET 驱动器准备隔离式 PSU、输入电压范围为8V 至20V、输出为20V&0.15A、关于该设计、您是否有任何推荐的直流/直流转换器?

    此致  

    海龙

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    嗨、Hailong、

    公式(15)关于次级电路:次级 电流脉冲持续时间应 大于450ns。 这是正常运行的最短持续时间。 请注意、IC 会检测次级绕组电流结束时的输出电压。 即次级电流下降零时的电流。  为了获得精确的感应并因此实现良好的输出电压调节、IC 需要时间来为感应时刻做好准备。 准备好进行 Vout 检测的最长时间为450ns。  这意味着次级电流的流动时间不应短于450ns。   

    当次级流过时、电流从峰值电流线性衰减。  最短的持续时间与最小峰值电流有关、最小峰值电流为 IPK_FFM、初级侧为0.3A、次级侧转换为0.3A * NPS。  

    次级电感为 Lmag * Nps^2。  在计算电感器电流持续时间 V/L * 450ns 时、您将得到公式(15)。   

    关于问题3、 我需要更多关于 Cout 和 Cin 公式的时间。  对于 Iout (Max)、它 由初级 IC 峰值电流决定。  将其转换为次要峰值、次要峰值为 Ipkmax * NPS。  这是另一个三角、次级电路的 BCM 时间持续时间为(1-D) 、您可以获取平均输入电流。  

    IIN = ISW_pk* 0.5 * D

    占空比= Vout/(Vout + Vin / NPS)

    引脚= Iin * Vin

    PO =引脚* Eff

    计算它们、您将得到公式18。

    请等到下周再了解如何获取其他两个公式。  我同时建议您查找电力电子技术教材、以便更深入了解反激式转换器参数的基本计算。  

    关于您的问题4。 LM25180应该非常合适。 请使用我们的设计计算器帮助您进行设计。

    谢谢!

    Youhao

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    您好、Youhao、

    感谢您的大力支持。

    关于问题1、我再讲另一个问题。

    由于 NPS=3是 公式(15)中的一个因素,这意味着 dmax=0.6是固定的,见公式 (14)。

    (min)= 450ns 是 等式(15)中的另一个因素、因此、FSW>(1-d)/TABS=(min)(1-0.6)/450ns≈889kHz、但最大开关频率为350kHz。

    即使占空比 在最大开关频率为350kHz 时增加到 D=84.25、请参阅以下计算、但目标 Vout=5V

    根据以下计算、在 FFM 模式下、Ton 应非常低、这意味着占空比降低以减少能量。

    因此、 使用 公式(15)计算磁化电感没有意义。 如果我错了、请更正我。

    关于问题3、  

    与您的计算相比、 Vd 会被忽略。

    VD 出现在上面的其他方程中,突然消失,没有 任何通知,这让我怀疑我的计算。

    我知道一些 因素在近似计算中会被忽略、例如 Vds (on)、VR (sen)、与数据表中从未出现的 Vin 相比、这些因素太低。

    众所周知、 近似计算和 WSC  对元件有不同的影响。

    此致

    海龙

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    嗨、Hailong、  

    抱歉、我认为您对这款 PSR 反激式转换器的工作原理有一个错误的概念或理解。  您得出的结果基于常规固定频率反激理论。  在350kHz 频率下、关断时间不再是450ns。   

    我的同事发表了一篇文章、详细介绍了 BCM、DCM 和 FFM 三种不同的模式。  希望这可以帮助您澄清问题。

    https://www.ti.com/lit/pdf/slyt779?keyMatch=PSR%20flyback&tisearch=universal_search

    谢谢!

    Youhao

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    您好、Youhao、

    很抱歉、我仍然无法找到您的观点。

     您分享的说明如下、最大频率为350kHz、如果 Toff =45ns、您能指出相关的频率、占空比和 Toff 吗?

    比较了 LM5180 (具有内置 MOSFET)数据表和 LM5185 (不具有内置 MOSFET) 数据表、类似的数据表和应用、但具有不同的磁化电感计算公式。  

    快速短接源于 LM5185、 与我的错误概念或理解相同。

    此致

    海龙

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    您好、Hailong:

    支持此线程的工程师已离开办公室、明天将回来解答您的疑问、感谢您的耐心等待。

    David。

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    嗨、Hailong、

    让我尝试不同的方式。  

    首先、450ns 是次级电流流动所需的持续时间(是的、正常运行所需的持续时间)。  换句话说、次级电流必须至少流过450ns。 这也称为最短关断时间、因为次级电流在主开关关断后流动。   

    因此次级电感必须满足以下条件: isec_peak =(Vo+Lsec VF)* 450ns。  即电流持续时间必须超过450ns。

    由于 LM5180的 Lsec = Lmag / Nps^2、ISEC_PEAK = 0.3A、因此将这些值代入等式中、您会得到等式(15)。  

    如果您选择更大的电感、电路中的最短关断时间将根据进行计算。  

    我认为"关闭时间"这个词可能会让你感到困惑。 我们可能需要将其更改为"次级电流传导时间"、因为在 DCM (350kHz 开关)下、当主开关断开后、次级侧导通一段时间、周期的其余部分是"死区时间"、在此期间、初级 FET 和次级二极管都不导通。  如果只选择450ns 最小关断时间、并在 FFM 和 DCM 的边界运行电路、请参阅下面的。  然后、开关频率为350kHz、导通时间、次级导通时间和死区时间全部为~2.86us。 在 DCM 期间、死区时间随导通时间和二次侧导通时间的变化而变化、使周期保持在2.86us 内。

    希望这对您有所帮助。

    此致、

    Youhao

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    您好、Youhao

    感谢您的大力支持。

    是的、回答正确。 我将 "关断时间"与  下面描述中的"较高的死区时间"相混淆。

    和谷电压感应导致的高频开关损耗。 即使 toff 时间超过450ns、也不会对 次级零电流检测产生任何影响。

    请帮助澄清另一个问题。

    如前所述、 LM5180 (具有内置 MOSFET、0.3A)和 LM5185 (不具有内置 MOSFET、20mV)是相似的转换器、但计算不同、如何理解?

    LM5180数据表:磁化电感在 FFM 中计算。

    LM5185数据表: 磁化电感以 BCM 为单位计算。

    此致  

    海龙。

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    嗨、Hailong、

    首先、LM5180具有固定的电流限值、您无法对其进行更改、但您可以直接参考电流值。  LM5185具有可调电流限制、您可以通过更改 RC 电阻器值来更改该电流限制。 RC 将电流转换为供 IC 使用的电压、因此最大和最小峰值电流限制阈值参考100mV 和20mV。 您可以更改 RCS 值以调整实际电流限制。  

    关于450ns 关断时间、IC 需要该时间才能正常运行。  关断时间可能很短、但 Vout 检测不会准确、因为 Vout 检测点应在初级开关关断时刻后至少450ns。  内部电路需要时间才能为 Vout 检测做好准备。  如果过零过早、在 Vout 检测时刻、绕组电压不再处于过零时刻、而 Vout 调节将变得不准确。

    关于 Lmag 计算、存在不同的设计理念。  LM5180观察450ns 要求以获得所需的最小 Lmag、并且 LM5180以在标称输入电压下实现可能的最佳工作频率为目标、这是 IC 最常运行的时间。  ~、它还需要对照400 μ s 450ns 所需的最短关断时间进行检查。

    希望这一点得到澄清。

    此致、

    Youhao