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[参考译文] LM43601:如果将 Webench 设计用作负载电流为0.7A 的12V 至-15V 转换逆变器、显然无法正常工作。

Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: LM43602, LM43603, LM43601
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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1484401/lm43601-webench-design-obviously-does-not-properly-work-if-used-as-an-inverter-for-12v-to--15v-conversion-with-0-7a-load-current

器件型号:LM43601
主题中讨论的其他器件:LM43602LM43603、

工具与软件:

SYNC 引脚应连接至负 Vout (!) 而不是此处另一主题中所述的 GND、因为 GND 的作用实际上是负的。 提供3.3伏电压输出。 我们针对0.7A 输出电流提出了一种设计、但根据我的理解、当占空比约为60%时、输出电流被限制为1A *(1-0.6)= 0.4A。 但运行值将700mA 作为输出电流。 采用 lm43602或 LM43603的设计将允许所需的输出电流、而不是使用 LM43601。 但尝试使用 LM43603或 LM43602器件满足这些要求无法实现。

名称、值、类别、说明
相位测量、47.44 °、系统信息、波特图相位裕度
交叉频率、15.23kHz、系统信息、波特图交叉频率
低频率增益、80.62dB、系统信息、1Hz 增益
增益幅度、-3.82dB、系统信息、波特图增益裕度
VOUT、-15V、系统信息、工作输出电压
Cin Irms、802.49 mA、电容器、输入电容器 RMS 纹波电流
Cin Pd、643.99 μ F、电 µW、输入电容器功率耗散
COUT IRMS、801.91 mA、电容器、输出电容器 RMS 纹波电流
COUT Pd、459.33 μ F、电 µW、输出电容器功耗
占空比、56.64%、系统信息、占空比
效率94.8%、系统信息、稳态效率
频率、500 kHz、系统信息、开关频率
IC Tj、51.98 °C、IC、IC 结温
ICThetaJA、38.9 °C/W、IC、IC 结至环境热阻
L ipp、289.22 mA、电感器、峰峰值电感器纹波电流
L Pd、232.56mW、电感器、电感器功率耗散
IC、Pd、579.3mW、IC、IC 功率耗散
Pout、10.5 W、系统信息、总输出功率
IIN Avg、829.15 mA、IC、平均输入电流
模式、CCM、系统信息、导通模式
VOUT p-p、1.05mV、系统信息、峰峰值输出纹波电压
IC µW Pd、60 μ A、IC、IC IQ Pd
mm²、321 μ F、系统信息、BOM 组件的总封装面积
VOUT 实际值、14.9V、系统信息、Vout 实际值根据所选分压电阻计算得出
输出电压容差、4.19%、系统信息、基于 IC 容差(空载)和分压电阻器的输出电压容差(如果适用)
VIN、12V、系统信息、Vin 工作点
IOUT、700 mA、系统信息、Iout 操作点
Cin Pd、643.99 μ F、µW、输入电容器功耗
COUT Pd、459.33 μ F、µW、输出电容器功耗
L Pd、232.56mW、功率、电感器功率耗散
IC、Pd、579.3mW、功率、IC 功率耗散
BOM 计数、19、系统信息、总设计 BOM 计数
总 BOM、4.89美元、系统信息、总 BOM 成本
总 Pd、521.37mW、功率、总功率耗散

12V_TO_15V_CONVERSITION

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    webench 设计器还有另一个问题:
    将 Fs 频率修改为2.2MHz 时、不会检查设计所需的占空比是否仍然与 LM43601数据表第20页所述的公式一致。

    因此、可以将 FS 设置为2.2MHz、但随后会计算 Dmin 和 Dmax 的值:

    DMIN = TON-MIN×FS = 125ns * 2.2MHz = 27.5%

    执行

    dmax = 1 - TOFF-MIN×FS = 1 - 200ns * 2.2MHz = 56%

    这显然与初始设计目标 D=60%相矛盾。 因此、D=0.6时应将 FS 限制为一个 低于2MHz 的值、以保留 D 的一些安全裕度

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    尊敬的 Volker:

    感谢上述文章、 我们能够复制上述报告的问题。 请在下面找到我们的初始回复:

    1. 输入电压为12V、输出电压为-15V、负载为0.7A 时的 Ioutmax。 正确、可用的负载电流降低了(1–D)倍。 我们正在更新模型以包含此更改。
    2. WEBENCH 目前不支持 LM43603或 LM43602器件 IBB 配置。  
    3. 关于 FswMax 支持、我们知道我们有 Dmax 和 Dmin;而在 LM43601中、当达到 TOFF-MIN 时、采用频率折返方案可扩展最大占空比。 在低 VIN 条件下、如果需要更大的占空比、器件将降低开关频率。 通过 RT 或同步时钟、开关频率可以降低至编程频率的大概1/10。 请参阅数据表的7.3.8部分。  但我们仍然观察到 WEBENCH 上的频率设置有一些问题、我们正在努力解决这个问题。

    在我们暂时 在本周末更新 LM43601的模型后、我们将回复您。

    此致

    Shaheen S M.

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    问题是、我们的实施方案消耗了 大约85mA 的静态电流、超过1瓦。 消减该单瓦输入 功率后、对于200mA 的中等(50%)负载、效率仍低至75%。 我们明天将在更低的开关频率下重复测量、并让您了解测量结果。 电路与如上所示电路相同、但 SYNC 连接到-15V。

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    尊敬的 Volker:

    当然、 如果您除了 WEBENCH 结果之外还有任何与器件性能相关的其他问题、我们将请产品专家进行解答。

    此致

    Shaheen

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    很抱歉延迟到现在、无法更早获得测量结果。

    在降低开关频率的同时进行测量表明、在60mA 周围静态电流完全消失以及效率异常低下。 (已通过25mA 报告了85mA、其中的这些 ID 与此 IC 无关。) 在 fs=500kHz 时、一切似乎都很正常。

    在 RT 引脚上保持9.09k Ω 电阻器时、由于无法增加占空比、开关频率没有下降。

    这似乎不是该器件的预期行为。

    此致、Volker Schindler。

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    你好

    您是查看 Webench 数据还是测量数据?

    您是否使用 FPWM 模式??

    谢谢

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    弗兰克、您好!
    这是测量数据。 在500kHz 时它可以正常工作、但使用1MHz 或更高频率时、它会消耗过多的静态电流。 AFAIK webench 应提供与要求进行从27V 到15V 的降压设计时相同的设计、Iout*27/12为要求的 逆变器输出电流(如果我们忽略不同的电压电平和电压源的连接位置)。  但事实并非如此。 例如、  webench 提出的逆变器电路线圈电感明显高于等效的降压设计。

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    你好

    IBB 的电感将大于降压转换器的电感。

    谢谢