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[参考译文] LM5013:在低电压和高负载下效率低、从而实现热关断

Guru**** 2490595 points


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/1499396/lm5013-low-efficiency-at-low-voltage-and-high-load-resulting-in-thermal-shutdown

器件型号:LM5013

工具/软件:

您好:

在8V 电压、高负载(2.6到3A)下使用 LM5013DDAR 降压转换器时、我们遇到问题、因为我们没有获得稳定的输出、但当电流降至2.5A 或电压增加到~12V 时、具有切换功能的输出会消失。 这种情况在室温下发生。
我们的用例是 Vin=8V-72V 到 Vout=5V 的应用、最大能够消耗3A。

在故障过程中、我们测量了134°C 的表面温度。 当我们向表面喷少许冷冻剂时、降压转换器的输出再次保持稳定、这使我们得出结论、故障与温度有关。

因此、我们怀疑损耗高于使用 WebBench 工具计算的损耗。

然而、如果我们将计算结果与 WebBench 工具进行比较、我们预计不会出现如此高的损耗、这会导致效率低、进而导致温度升高。

下表显示了测量结果。 我们还测量了 SW 引脚上的占空比、并发现与 WebBench 工具的计算结果有很大差异。

测量 WebBench 计算 差值
负载电流 3A. 3A.
损耗(P_IN-P_OUT) 6.46瓦 3.48W 2.98W
效率(P_OUT/P_IN) 70.0% 82.5% -12.5%
占空比 90% 68.4% 22%

测量和计算之间的差值随着电压的增加而减小。 例如、在12V 下、效率差异为6.9%、在24V 1.6%和32V 下仅为0.5%。

我们的仿真是使用以下电路完成的。

仅供参考、我们的实际电路如下所示:

(3x22uF 输出电容器在原理图的此列表中不可见)

您有什么想法吗、降压转换器出现与温度相关的故障的原因可能是什么?

此致

Franz

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    您好 Franz  

    基本上、如果估算值与测量值之间存在差异、您必须相信测量值。 请逐一检查这些项目。  

    环境温度:检查环境温度是否为25°C

    环境温度: 如果热元件(电感器)位于 IC 附近、则 IC 温度可能会额外升高。  

    SW 节点电压尖峰: SW 节点的电压尖峰可能会增加 IC 温度。

    - EL

  • 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。

    您好、Eric、

    基本上、如果估算值与测量值之间存在差异、您必须相信测量值。 请逐一检查这些项目。

    我们将仿真环境构建得尽可能靠近电路、因此我们对低输入电压下测量和计算之间的巨大差异感到惊讶、因为在较高电压下、测量结果与计算结果非常一致。

    环境温度:检查您的环境温度是25°C

    是的、我们的环境温度为25°C。 不过、我们的用例将上升到85°C 环境温度、并能够在8V 输入下最大消耗3A 的电流、这目前是不可能的、但根据数据表、我们应该能够做到这一点。

    环境温度: 如果热元件(电感器)位于 IC 附近、IC 温度可以另外升高。  [/报价]

    它们的间距为~0.60mm (按外壳)。 使用热像仪可以看到、降压转换器辐射了大部分热量。

    SW 节点电压尖峰:SW 节点的电压尖峰会导致 IC 温度升高。

    通过 OUT 测量、我们无法看到任何可疑的电压尖峰

    此外、我们将布局与数据表中的布局进行了比较、并注意到我们没有将 GND 引脚1直接连接到器件下方的电源板、而是通过六个过孔将焊盘连接到 PCB 接地平面。 这是我们在未来迭代中将要改变的内容、但我们认为这不会对我们的实际热问题产生任何影响。 一个快速和肮脏的补丁也没有任何改善。

    还有其他想法吗?

    [/quote]
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    您好 Franz  

    最后、您必须检查 PCB 布局。  

    DAP 应连接到顶层的大接地铜平面、也应通过多个过孔连接到底层的另一个大接地铜平面。  

    - EL