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[参考译文] LM5148:预偏置启动过程的详细说明-自举充电和从 DCM 到 CCM 的转换

Guru**** 2481465 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5145, LM5148, LM5149

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/1507992/lm5148-detailed-description-of-prebiased-startup-process---bootstrap-charging-and-transtion-from-dcm-to-ccm

器件型号:LM5148
主题中讨论的其他器件:LM5145LM5149

工具/软件:

您好、

我一直在深入挖掘、以了解 TI 系列同步降压控制器在输出电压预偏置、电压不为零但低于设定点、甚至输出高于所需设定点的情况下如何实际处理启动问题、并逐渐降至开关设定点以下。  

我发现了一些关于 LM5145行为的简短评论。  https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/952519/lm5146-q1-how-does-pre-biased-startup-work

这讨论了控制器监测 FB 电压的理念、当它高于基准(SS 或 Vref)时、它会识别这种"特殊"条件并在低侧 FET 上开关、直到过零检测器被触发。 如果确实如此、则 过零检测设置为-5mV、0mv 或200mV 的阈值。 通常情况下、在 SS DEM 期间被强制开启、因此该阈值将为0mV 或非常接近0mV。

TI 专家还将其描述为一种"反向升压转换器操作、这一点确实很明显、然后他提到了这样做可能会出现的问题。 这样一来、当低侧 FET 关断时、可能会通过高侧 FET 的体二极管强制电流从输出端流向输入端、甚至可能损坏输入 VIN/BIAS。 根据数据表中的建议、如果使用直列式二极管保护输入级、问题会特别严重。 我没有尝试对这种情况进行任何正式分析。 但我假设 TI 工程师正在讨论这个问题。 它必须是一个有效且相关的操作状态。

因此、这种描述是否准确? 控制器是否以这种方式确保自举电容器充电? 此开关发生多少次、是否会持续执行该操作、直到基准电压(SS 或 Vref)上升到高于 FB 电压?

或者、本完整描述描述了此控制器的功能、或者作者描述了通过使用某种替代方法在 LM5148中可以避免的功能。 这是不清楚的,老实说,我仍然没有详细的逐步了解控制器如何处理这些情况,以及我应该担心在所有可能的情况下 IC 损坏?

谢谢、期待您的答复。

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    您好、Aiden、

    如果您担心 ZCD 比较器和预偏置启动、LM5148 的处理方式与 LM514x 系列中的其他 TI 同步降压控制器相同。  

    在启动期间、该器件可防止电流沿正向流经 LS MOFET-(D 到 S) 、因此 可避免从输出端灌入电流到输入端、保持预偏置条件。  在 SS 完成且 FB 电压上升到预偏置电压以上之前、LS MOSFET 不会灌入电流。  自举电容器仍 能够在极短的关断时间内充电、在这些条件下仍能保持这一状态。

    我希望这能解决你的关切。  如果需要、您可以随时跟进更详细的问题。

    谢谢。

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    感谢您的回答。 不过、我仍然缺乏一些更具体的细节。  

    我仍然对这到底是如何运作感到困惑。 根据我的理解、DEM 下的正常运行模式是在高侧 FET 完成其导通周期后。 低侧 FET 将在死区时间后导通、并保持导通状态、直到 LS FET 的 D-S 电压超过 ZCD 阈值。 在初级电感器中的电流流向输出端的情况下、这是可以理解的、因为根据体二极管上的正向偏置压降、低侧 FET 的 D-S 电压最初将为负。 当低侧 FET 上的开关时、D-S 电压将由电感器中的电流(当它斜降至零时)和 FET 的 RDS (on)决定、但当电感器电流接近零时、电压将接近0V、但始终为负值。

    但是、当自举电容器未像预偏置输出情况下那样充电时、高侧 FET 无法导通。 LS FET 必须导通初始开关、将 SW 节点拉至 GND、以便自举电阻从 Vcc 充电。  

    因此、我是否假设 LS FET 在随后瞬时关断之前在绝对最短关断时间(~90nS)内导通、因为由于初级电感中的电流实际上与正常值相反、因此 LS FET 的 D-S 电压将始终略微为正。

    我们假设由于 LS FET 的导通时间非常短、因此可以反向累积的电流非常小、根本没有太多时间斜升。 此外、我是否假设由于该电流电平相对较低、随后的 SW 节点电压上升和通过 HS FET 体二极管的能量转储微不足道? 不过、如果我理解正确、低侧最短关断时间长于 HS 最短导通时间90ns、而不是50ns。 在 FB 电压上升至高于 SS 斜坡的瞬间、HS FET 也将开关接近其最短导通时间、因此在短时间内、净能量将从输出端流向输入端。

    这是否真的不值得关注?

    此外、您能否解释一下在实现调节后将 ZCD 阈值从0增大到200mV 的好处。 LM514X 系列各成员的数据表中提到、从 DCM 到 CCM 的转换发生了超过1000个周期。 随着 ZCD 阈值从0 -~200mV 变化。  我假设这可以让初级电感器中的任何低负载反向电流逐渐累积。 但为什么呢? 从 DCM 到 CCM 的恶劣转换会产生什么影响、这是否会再次对集成电路的完整性产生任何影响?

    再次感谢

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    您好、Aiden、

    DEM 模式可防止电流从 D-S 流出、允许电流在其负载时从 S-D 流出。  始终在启动时实施 DEM。  如果发生 BOOT UVLO、LS MOSFET 将导通一小段时间以实现引导刷新。  我们不会详细介绍如何实现此目标、而是为了保护负载并确保启动过程不会失败。

    即使出现一分钟的负电流、您提到的 VIN 处的二极管也不在电源路径中、因此 HS FET 的体二极管将在此期间导通、以允许电流流向 VIN。  这可能会导致在此期间 VIN 出现一个小阶跃。

    ZCD 走出去的好处是能够在 VOUT 从 DCM 转换为 CCM 时更大限度地减少扰动、就像这种情况一样、从而在此步骤中更大限度地减少电压扰动。

    希望这有所帮助。

    David。

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    谢谢 David、

    好的、这与我预期的类似、似乎除非您具有非常小的输入大容量电容、否则这种泵送效应几乎没有什么影响。

    我会问、如果可能、您会分享有关引导刷新的更多详细信息。 原因是我正在为 IC 开发一个 SPICE 模型。 因为我已经有很多没有模型的 TI 芯片。 在开发模型时、微妙和具体的实现细节变得非常重要。

    作为公司的硬件开发人员、我的职责是确保我们"选定"组件库存中的任何设备都可用于仿真。 我们对此非常严格、因为这有助于我们显著减少 设计迭代次数。  

    然而、这显然依赖于良好的模型。 如果您可以帮助我更准确地开发这些产品、这对我们来说是一大帮助、让我不必猜测器件在内部执行的操作。

    非常感谢任何帮助。

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    您好、Aiden、

    遗憾的是、您要求的某些详细信息级别需要 NDA、以便我们在更高级别的详细信息时披露。  我们有一个在线 PSPICE 模型、建议使用该模型。

    谢谢。

    David。

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    谢谢、我在产品页面上没有看到 SPICE 模型。  

    尽管我在某些方面理解您的原因。 我想说的是、我只需要猜测芯片的功能、或者进行逆向工程。 如果您决定提供帮助、将会容易得多。

    也许我们可以签订 NDA? 你有一个正式的机制吗?

    谢谢大家。

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    您好 Aidan、

    查看 LM5149、这是一款不带 AEF 的器件。  如需 NDA、请联系您当地的 TI 销售代表

    谢谢。

    David。

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    谢谢 David、

    但是它已经加密、我们不使用 PSpice。 无论如何都要谢谢 长期免费啤酒!

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    Aidan,

    很抱歉、对于加密、您需要 NDA。

    David。