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[参考译文] TPS40170:面向工业机器人环境的 LM5116与 TPS40170

Guru**** 2382630 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS40170, LM5116, LM5146
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/1496278/tps40170-lm5116-vs-tps40170-for-industrial-robotics-environment

器件型号:TPS40170
Thread 中讨论的其他器件: LM5116LM5146

工具与软件:

我在嘈杂的机器人环境中测试了两个现成的降压模块、选择最终将会是适用于此应用的宽输入电压降压 IC。
16-52V 输入、~12V 输出、~120W。
其中一个模块基于 LM5116、另一个基于 TPS40170。基于 LM5116的模块在输入端有一个 TVS 二极管、仅采用小型陶瓷电容器;TPS40170模块无 TVS 二极管、仅采用陶瓷电容器。

我还根据 Webench 建议考虑使用 LM5146、但没有此 IC 的测试平台。

在具有各种电机和开关负载的应用中、我看到基于 TPS40170的解决方案突然出现掉电和复位。 我已经在输入和输出端焊接了额外的电解电容器和 TVS 二极管、但在电机活动期间它会继续发生故障。 该问题与发热无关、因为在复位之前、模块仅运行不到1分钟。 这与使能引脚无关、因为使能引脚直接连接在模块上。
I 探测并可以确认这不是输出端的 OCP 事件、我们找不到模块的最大额定功率、并且输入或输出上没有持续时间较长的瞬态。 我可以捕获与我们认为系统中一些电荷累积/ESD 事件相关的输入和输出上的非常短暂(<1us)瞬态、这是我唯一可以断定可能导致降压模块保护模式的线索。 添加 TVS 二极管和额外的外部电容器后、该模块无法正常工作。

然而、基于 LM5116的模块在此环境下可完全正常工作、绝对不需要添加外部电容器、且输入端只有一个 TVS 二极管。

我的问题是:LM5116和 TPS40170之间的 IC 差异如何、这些差异可能会使控制器对外部瞬变具有更大或更小的抵抗力?
LM5116中的电流模式控制对于这种性质的外部高频噪声是否比 TPS40170中的电压模式控制更具弹性? 这些开关控制器有或没有哪些其他特性使工业/嘈杂环境中的情况更好或更糟?

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    您好 Jim  

    如果在电机活动期间降压转换器的输出在发生故障后自动返回、则 TPS40170可能受到电流限制。 TPS40170的 Rdson 电流检测的电流限制阈值水平 高于 LM5116的 Rsense 电流检测的电流限制阈值水平。  

    如果开关停止并且在下电上电之前从未恢复、则器件可能会由于电机活动噪声导致负电压过大而被锁存。  

    - EL  

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    感谢您的回复 EL。

    降压转换器每次都会立即重新启动并恢复。

    我在故障情况下使用1MHz 电流探头探测了降压输出、负载电流远低于额定降压输出。 据我所能观察到的、这不是过流情况。

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    您好 Jim  

    热关断、过流保护和输入压降、这三项可用于重启。 请也检查温度、1分钟足以使器件进入 TSD。  

    - EL

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    它不会发生热关断、本设计的负载电流远低于整个实现方案的额定电流、在运行过程中、我们可以非常舒适地触摸封装的表面。

    这不是过流保护、而是我们直接测量的结果。

    我们不是输入压降、而是直接测量该值、并且在输入电压上没有观察到持续的大瞬态。

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    您好 Jim  

    并检查开关频率和 VBP 电压。 器件可能会由于 VBP 电压过低而停止开关。  

    - EL   

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    谢谢 Eric。 我在这里讨论的降压实现方案是在完全现成的集成模块上实现的、因此我调整实际元件的能力是有限的。 我主要希望在此确认基于 LM5116的模块在相同环境下的性能优于基于 TPS40170的模块的假设-我的怀疑是、LM5116基于电流模式控制、而 TPS40170具有电压模式控制、对外部噪声源的适应性较低。 我确信它不像黑白一样,但我怀疑它是一个重要的因素。 对这一假设充满信心将有助于我继续选择控制器、而这一控制器在基于某些 TI 开关控制器的全新完全定制降压实施中可能会很成功。

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    您好 Jim  

    对于 PWM 运行、电压模式控制器不使用感应到的电流信息、但电流模式控制器使用感应到的电流信息。 由于这种差异、与电压模式控制器的 PWM 运行方式相比、电流模式控制器的 PWM 运行方式不稳定(占空比抖动更多)。  

    对于逐周期电流限制保护、电流模式和电压模式控制器都需要电流检测、并且电流限制操作是相似的。  

    Rdson 电流检测的成本更低、但其保护级别变化比电阻器检测更宽、导致比电阻器检测更多的头疼痛。  

    - EL

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    我实际上观察到的是 TPS40170 (电压模式)的运行情况较差、与 LM5116 (电流模式)相比、TPS40170的运行情况会在噪声环境中定期复位。

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    您好 Jim  

    这意味着您观察到的意外行为不是由"电压模式"和"电流模式"差异引起的、而是由器件本身引起的。

    - EL  

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    如果是这种情况、器件本身可能是什么原因造成的? 回到我最初的问题、为什么基于 LM5116的实现在应用中可能没有问题、但基于 TPS40170的实现无法做到这一点? 两个电源模块均设计为>8A 输出、我们不会使 OCP 跳闸、只要我能够示波器、就不会在输入端发生欠压或过压。 这不是热量。

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    您好 Jim  

    并检查开关频率和 VBP 电压。 器件可能会由于 VBP 电压过低而停止开关。

    MOSFET 驱动电流可能过大、会使 VBP 降至其 UVLO 以下。  

    - EL