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[参考译文] 轻负载的设计计算和模式转换

Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: LMR66420, LMR33620, LMR36006, TPS61022, LM43603
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/1492024/design-calculations-and-mode-transitions-for-light-load

器件型号:LMR66420
主题中讨论的其他器件: LMR33620LMR36006TPS61022LM43603

工具与软件:

您好、我们将 LMR66420用于具有以下要求的设计:

  • VIN = 24VDC、标称值(19-29VDC)
  • VOUT = 5VDC
  • IOUT =~μ A 70mA、nom (100mA、max)

我们对输出电压纹波或瞬态响应速度没有严格的要求。  

我从各种 TI 文档中的理解是、在上述负载下、它将在所有时间内以 PFM 模式运行。

当器件处于 PFM 模式时、数据表所提供的关于选择合适元件(Cin、Cout、L)所需计算的信息有限。

我已经尝试使用 WEBENCH、但它在此部件的可用信息方面非常有限、因为它不会启用 WEBENCH 的仿真部件。

我一直在使用以下内容来尝试了解此器件的预期运行情况、您能否建议这些资源是否适用于 LMR66420、如果这些资源不适用、请提供替代方案:

  • SNVC234 -模式转换计算器 LMR336x0 LMR360xx
  • SNVA857 - 了解 LMR33620/30和 LMR36006/15的模式转换
  • SSZTAL7 -同步降压转换器中的输入和输出电容器注意事项
  • SLVAFC3 - TPS61022 PFM 的机制以及 TPS61xxx 转换器的 PFM 与 PWM 之间的负载阈值
  • LM43603 数据表-利用组件选择计算

我对以下内容特别感兴趣:

  • 在 PFM 模式下基于设计输入的元件选择
  • 根据元件选型计算 PFM 之外的模式转换点。
  • 处于 PFM 模式时的 Vout 纹波

如果此转换器有 SPICE 模型、那将是理想之选。

在此阶段、我们不考虑使用任何替代器件、除非预计 LMR66420在此配置中不可靠。

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    您好!
    以下是对问题的回答:

    1) 1) 在元件选择方面、电感器起着非常重要的作用。 以下是您需要选择电感器的范围

    下限来自电感器电流可能达到电流限值的情况、上限来自 DCM 情况。

    2)当你选择  

    转换器进入 CCM 模式

    3)我需要一些时间来做这件事。 最迟将在2025年27月03日1:00PM 返回给您。

    我还将尝试获取此器件的 Spice 模型。

    谢谢!

    Pramanik Patel

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    尊敬的

    感谢您的快速响应。

    我将查看您对1和2的回答、并告知您我是否对这些问题有任何进一步的疑问。  

    我期待您提供有关我的其他问题的最新信息。

    谢谢!

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    尊敬的

    我已经尝试了计算 Lmin 和 Lmax、但得到了一些奇怪的结果、希望你能够指出我错了地方:

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    您好!

    非常抱歉;我在推导中犯了一个错误。 下面是更正后的一个

    谢谢!

    Pramanik Patel

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    您好!

    有关输出中的纹波电压、请参阅以下应用手册:

    了解 D-CAP 降压转换器在 DCM 运行模式下的输出电压纹波

    谢谢!

    Pramanik Patel

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    1. 是否适合使用 IPEAK = 2A 或者我们是否应该使用数据表中的 Ipeakmin (0.5A、typ)?
    2. 如何计算本案例的预期开关频率? 我看到我们在上述计算中假设了最小值。
    3. D1是什么? 它似乎比 D 小一个数量级?
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    您好!
    1) 1) 理想情况下、为了充分利用短路电流特性、我们应该选择 Ipeak = Ipeak max=3.9A。

    2) 2) D1是 HS FET 导通的时间。

    在 PFM 期间、我们无法预测频率、因此最好的方法是设计控制器的最大电流和尽可能低的频率、以便为您提供短路保护功能。 此外、它还适用于100mA。 所以、我的建议是针对 CCM 进行设计并在 PFM 模式下使用。 您还可以使用 LMR3650x 针对尺寸和轻负载效率进行了优化的3V 至65V、100mA 和150mA 宽输入电压同步降压转换器数据表(修订版 A) 、并使用设计实现最大150mA

    谢谢!

    Pramanik Patel

     

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    1. 如果我们要使用3.9A、您为何在上述计算中使用2A?
    2. 我仍然对 D1有点困惑、 您如何计算出上面的 D1为0.0208?
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    您好!

    1)增加电流会导致额定值较高的电感器、但选择较低的电流电感器会阻止您使用短路保护功能。

    因此、我想查看 针对尺寸和轻负载效率进行优化的 LMR3650x 3V 至65V、100mA 和150mA 宽输入 电压同步降压转换器数据表(修订版 A)、这样就可以放宽您的电感器额定值。

    2)

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    您好!

    1. 您是建议我们更改为 LMR3650x、还是仅仅阅读该数据表?
      1. 我在该数据表中注意到、它指出"当为最大负载远小于器件最大可用负载的应用选择纹波电流时、请使用最大器件电流"
      2. 因此、为了确保提供短路保护、我们应使用最大高侧开关电流、对吗?
    2. "对不起,我以为你赢了。" 我知道  D1是导通时间、但您尚未解释如何计算出其为0.0208=2.08%。
      1. 如果使用 CCM 占空比计算:
      2. 使用 DCM:
        •   = 0.2139 = 21.39%
      3. 您能说明一下计算 D=0.028的工作原理吗?
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    您好!
    1.我建议使用这个。  

    1.a) 您需要针对最高器件额定值进行设计。

    1.b) 即使是针对150mA 进行设计、在 SC 的情况下、转换器也将自行关闭。 (只需保持电感器额定值高于此值即可)

    2)  

    在上面的等式中乘以 D1、并使用下面的 L/D1^2值。

     

    谢谢!

    Pramanik Patel