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[FAQ] [参考译文] [FAQ] 8316系列中的集成降压稳压器

Other Parts Discussed in Thread: DRV8316, DRV8316REVM, MCT8316Z, MCT8316Z-Q1, MCF8316A, MCT8316A, DRV8316-Q1
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https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1100639/faq-integrated-buck-regulators-in-the-8316-family

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DRV8316和MCx8316系列三相集成MOSFET BLDC电动机驱动器包括一个高达200mA的可调节降压稳压器,能够输出3.3V至5.7V。 降压稳压器设计为8316系列电动机驱动器,为微控制器等器件提供外部逻辑电平电源轨,同时减小所需外部降压组件的BOM大小。 根据所需的负载电流量,可使用电感滤波器(LBK和CBK)或电阻滤波器(RBK和CBK),从而带来效率或功耗优势。

图1-电感器模式(左)和电阻器模式(右)下的降压调节器

概述

降压稳压器是降压混合模式稳压器,具有可配置的输出电压(3.3V,4.0V,5.0V或5.7V),低静态电流(1-2mA)和保护电路。

以下降压电感器和降压电阻值应用于以下降压负载电流:

  • LBK = 47uH --> 0-200 mA负载电流
  • LBK = 22uH --> 0-50 mA负载电流
  • RBK = 22欧姆--> 0-40 mA负载电流

还提供了降压保护,功率定序和电流限制的配置,可以设置这些配置以提高降压稳压器的性能和可靠性。

图2- 8316系列中的降压稳压器配置

效率

降压调节器效率是多个参数的函数:VM,降压负载电流和温度。 以下参数将提高降压调节器的效率:

  • 更低的虚拟机=更高的效率
  • 更高的负载电流=更高的效率
  • 较低的温度=更高的效率

电感器模式效率

LBK = 47uH时,整体效率范围为57 % 至95 %。 当虚拟机<12V且降压负载电流在所有温度下接近200mA负载电流时,会产生最高效率(74 % 至95 %)。

LBK = 22uH时,整体效率范围为40 % 至90 %。 当虚拟机<12V且降压负载电流在所有温度下接近50mA负载电流时,会产生最高效率(60 % 至90 %)。

根据降压调节器的效率,总降压功耗可通过以下公式计算:

P_BK =(1-η)* V_BK * I_BK  (假设  η= 降压效率)

例如,如果DRV8316为5.0V,使用180-mA,VM为12V,并且使用了用于LBK的47uH电感器,则可以假定降压工作在90 % 效率附近。
降压功耗近似值为:

P_BK =(1 - 0.9)* 5.0 * 0.18
P_BK = 0.09 W

电阻器模式效率

电阻器模式效率可忽略不计,因为电源通过外部电阻器而不是降压消耗,因此设备功率损失和IC的结点温度将降低。 使用以下等式,确保降压电阻器的额定功率合适:

P_RBK >(VM - V_BK)* I_BK

例如,如果VM = 24V,VBK = 3.3V,负载电流为30mA,则:

P_RBK >(24 - 3.3)* 0.03  
P_RBK > 0.621 W

RBK应使用3/4-W或1-W额定电阻。  

示意图/布局实践

示意图实践

无论使用或未使用降压,都必须填充降压组件RBK/LBK和CBK,否则将报告降压欠压(BUK_UV)故障,并且nFAULT引脚变低。 如果使用器件的硬件型号,则不能禁用降压调节器,因此建议使用小型22欧姆RBK电阻和22uF电容器,以减少未使用的降压的BOM。   

如果来自PGND的噪声耦合得到缓解,则BK_GND可连接到AGND。 为获得最佳性能,请为BK_GND使用单独的接地,并使用低电感元件(即Net tie或宽0欧姆电阻器)连接到AGND。 例如,DRV8316REVM将BK_GND连接到AGND,因为AGND和PGND之间存在噪声分离。  

布局实践

为获得最佳性能,可将SW_Buck和FB_Buck网与地面分离分开。 例如,DRV8316REVM中在SW_BK和FB_BK网络之间使用了25 mil的接地隔离。 这会减少从SW_BK到降压输出电压FB_BK的耦合。 还建议尽可能宽的SW_BK和FB_BK,以实现更快的负载切换。

图3-DRV8316REVM上的降压布局示例

故障排除

问题

解决方法

断言BK_FLT位或在设备通电时nFAULT为低电平

检查降压组件是否正确连接,以及FB_BK > VBK_UV。

SW_BK具有2.2MHz的振铃

出现在DRV8316,DRV8316-Q1,MCT8316Z,MCT8316Z-Q1,MCF8316A, 和MCT8316A设备。 SW_BUCK和GND_BUCK之间的外部RC缓冲器可以减少振铃,但会导致降压效率下降。 在SW_BK和FB_BK之间使用接地隔离,这样振铃不会与降压电压结合。

降压输出电压不正确

确保将BUK_BK位设置为正确的设置(SPI/I2C设备),或者VSEL_BK引脚设置了正确的电阻值(硬件设备)

降压输出波纹较大

CBK旁路路径中的电阻过高或电容不足。 确保布局具有低阻抗,CBK 电容器具有低ESR额定值 ,并且CBK具有VBK额定值,以避免电容降额。