[参考译文] LM51231-Q1：LM51231-Q1升压转换器设计的环路补偿和波特图

尊敬的 Vinod：

感谢您使用 e2e 论坛。
相位图中最重要的一点是交叉频率点的值。 这是设计的相位裕度。
对于您的值、计算器估算的交叉频率为~2kHz (增益越过0dB)、相位裕度为~75°、该频率将保持完全稳定。
我们的一般建议是以60°或更高的相位裕度为目标。

我建议您查看此应用程序、而不是为了更好地了解您从波特图中获取的信息。
https://www.ti.com/lit/an/slva381b/slva381b.pdf

如果您对此主题有其他问题、敬请告知。

此致、
Niklas

您好、Niklas、

感谢您的答复和详细说明。

如果我没有弄错、相位裕度是指增益交叉频率(即增益超过0dB 的频率)下的相位值。 相位裕度是该相位值与-180°之间的差值、对吗？

感谢应用手册中的建议、我将对其进行深入介绍以深入了解波特图分析。

再次感谢、如果我有任何其他问题、我将与您联系。

此致、
Vinod

尊敬的 Vinod：

您是对的。
在快速入门计算器中、相位曲线移动了180度、便于阅读。
很抱歉、这会造成任何混淆。

此致、
Niklas

您好、Niklas、

我现在已填写所有值并进行了相应更新。 您能否请进行最终审核并告诉我是否一切正常、以便我可以继续进行设计？

此致、

Vinod J  

 e2e.ti.com/.../8308.LM5123_5F00_Excel_5F00_Quickstart_5F00_Calculator_5F00_for_5F00_Boost_5F00_Controller_5F00_Design.xlsx

尊敬的 Vinod：

感谢您填写的计算器。
波特图的增益曲线似乎会反弹回到0dB 阈值以上、这很糟糕。
在这里、我会从建议的补偿值中推导出一点、并增大 CHF 电容。 (例如、如果将其增加到500pF、则波特图看起来会好得多)
该设计的最终稳定性应在工作台上进行测试、因此您稍后仍可以微调补偿值。

我一般注意到、您希望仅使用一个相位构建430W 应用。
这是可以实现的、但布局和外部元件(MOSFET/电感器)需要能够支持这些电流额定值。
从计算器中可以看出、峰值电感器电流为45A。 您可以并联多个 MOSFET 来共享电流、但您仍必须考虑热行为会带来挑战。

另一种解决方案是采用 LM5122的双相设计。

此致、
Niklas

您好、Niklas、

感谢您的答复和有用的见解。

 正如您建议的、我将 CHF 电容器更新为500 pF、现在波特图看起来确实更好。 但我注意到、在仿真中、此变化后 SW 引脚不会持续开关。 作为参考、计算器最初建议的 CHF 值为34 pF、因此该偏差可能会影响环路行为。 我附上了一个仿真图像以供您查看。

关于功率级、我使用的是 XGL1313-152MED 电感器、该电感器具有53A 的饱和电流、因此可以提供足够的余量。 对于 MOSFET、我选择了四个 NTMFS5C670NLT1G 器件(2个用于高侧、2个用于低侧)。 额定电压为60V 和17A (Ta)、71A (Tc)、我认为它们适合考虑电流共享和热性能。

期待您对 SW 引脚行为的看法。

此致、

Vinod J  

您好、Niklas、  

我在 E2E 论坛上经过了多次讨论、并收到了一些有用的见解。 一篇文章提到、对于200W 功率等级、实现效率和热管理相对简单。 但是、当调节到400W 以上时、由于电流和开关损耗会增加、因此必须使用更大的电感器和 MOSFET。

我想获取您对当前为我的设计选择的 MOSFET 和电感器器件的反馈意见。 您是否能够查看它们并告诉我它们是否适合400W 以上的功率级别？ 否则、我非常感谢您为更适合此功率范围的替代元件提供建议。

此外、E2E 论坛上的另一个主题提到了如何为 MOSFET 使用外部栅极驱动器。 是否绝对有必要包含一个专用驱动器 IC 来以更高的功率级别驱动这些 MOSFET？ 如果是、您能提出一些适合此用例的推荐栅极驱动器 IC 吗？

此外、我还在1MHz 频率下运行 LM51231-Q1、并想知道它使用该 MOSFET 的可行性有多大？

期待您的专家建议。

此致、

Vinod J  

尊敬的 Vinod：

很抱歉耽误你的时间。

补偿：
应在工作台上对最终稳定性和补偿网络进行微调、确保所有干扰都可见。
但我同意您的看法、即仿真中的开关已经看起来不稳定、这是一个不好的迹象。
稳定电路的一个好方法是减慢环路响应、例如选择较低的带宽1kHz (或甚至更低)、相应地更改补偿网络、并查看开关行为是否看起来更稳定。

电感器/MOSFET：
遗憾的是、我并不是电感器或 MOSFET 元件的专家、因此我无法判断 这些元件是否更适合这些条件、或者是否有更好的选择。 该器件的内部驱动器绝对足以驱动 MOSFET、因此实施外部驱动器将是一个是否可以通过这种方式提高效率的问题。
在这些功率等级下、即使效率为98%、也会有~8.5W 的损耗来使电路板升温。

此致、
Niklas

尊敬的 Vinod：

我建议在 VOUT 引脚处放置用于波特图注入的电阻器。 在本例中、原理图中已经包含了 R7409电阻器。

更高的开关频率将增加开关损耗、但电感器电流纹波更小、从而降低磁芯损耗。 但是、如果开关损耗占主导地位、降低开关频率肯定是有意义的、因此我同意这种变化。

关于部件的选择、我建议联系相关制造商以找到最合适的部件、因为这些人应该能够在这方面提供比我的团队更有价值的支持。
例如、我知道 Coilcraft 有一个电感器的损耗计算器、您可以根据您的设计规格比较几个电感器的性能和损耗。

此致、
Niklas