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[参考译文] LM5148-Q1:PFM 模式下的轻负载条件下出现问题

Guru**** 2390735 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5148-Q1, LM5148, CSD19533Q5A
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/1510733/lm5148-q1-issues-at-light-load-condition-in-pfm-mode

器件型号:LM5148-Q1
主题中讨论的其他器件:LM5148CSD19533Q5A

工具/软件:

您好:  

在 PFM 模式下、LM5148在轻负载条件下有问题。  

当负载低于20mA 时、输出电压在 VIN = 15V 至17V 时无法达到12Vout 调节值。 (如果负载是3mA、则范围大于40VIN、具体取决于电源类型)

因此、顺序是-只需从实验室电源向电路板提供15V 电压(尝试不同的设备)、便会得到3-6V 至8V 电压。

如果我在打开直流/直流转换器之前连接0.05A 至5A 的负载、它将成功运行。

当我按照 数据表 第42页>> 9.2.2设计2–高效率48V 至12V 400kHz 同步降压稳压器中的原理图更改了无源器件时、情况会重复。

这不是值计算错误。

您能给我一个建议吗?

此致

塔拉斯

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    您好、Taras、

    请分享  开关 节点和输出电压的波形。  此外、您能否 在产品 文件夹中填写包含规格的计算器电子表格并发布原理图进行检查、谢谢。

    David。

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    您好、David:

    感谢您的快速响应。  请查看附件。

    通过所附原理图文件中的方式、补偿网络和电感器的值根据数据表 9.2.2设计2进行更新。 正如我之前说过的、这没有解决问题。

    我 一直在尝试:

    强制 PWM 模式  

    禁用展频调制

    频率范围 为270-550kHz

    电感值4.7-8.2uH

    改变输入和输出电容

    不使用栅极电阻器封装

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    Vin=15-17V* 在12Vout 时无负载(指示灯 LED ~10mA 除外)

    由30mA 加载(具有初始原理图值并在数据表中更新的不同波形)

    有时、在 VIN 为20V 至40V 时会发生这种情况、具体取决于直流/直流转换器 I 重启的速度。

    好极了

    塔拉斯

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    您好、Taras、

    如果处于 PFM 模式、开关节点偶尔会切换以保持输出电压、在本例中为12V。  开关将在关断一段时间后稳定在 VOUT、然后在 HS FET 导通时上升至 VIN、然后 在 HS FET 关断且 LS FET 导通时下降至~0V。  此时电流将斜降至0A、LS FET 将关断、开关将振铃并稳定至 VOUT。  这不是我们在这里看到的吗?  当您处于 FPWM 模式时、开关将 以 RT 电阻器设置的频率进行开关。

    如果这不是问题、请随时 回答、让我知道您的示波器屏幕截图中的每偏差伏特数、还可以填写 calc 电子表格、谢谢。

    David。

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    再次大家好、

    根据 上面提到的电子表格中的计算值尝试了这些值。

    结果相同。 无 Vout 调节。

    *跳过计算器中的功率耗散部分。

    e2e.ti.com/.../0027.LM5148_5F00_LM25148_5F00_quickstart_5F00_calculator_5F00_A4.xlsm

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    Taras,

    请看我在上一个答复中对情况的描述、你是否有任何理由 相信这不是发生的、这是我的样子。  分享每个 分段的伏特数 进行确认。  另外、您能否回答我的问题: 转换器是在 FPWM 模式下工作、还是可以获得相同的结果?

    谢谢。

    David。   

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    直流/直流转换器现在处于 PFM 模式、但我也尝试了强制 PWM。

    在任何情况下、输出电压都不会达到12V。 它的工作电压范围 为4V 至9V

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    您好、Taras、

    请您能和我分享您正在使用的 FET 吗?  请提供器件型号。  此外  、您使用的输出电容器、请提供器件型号。  谢谢。

    David。

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    下图-开关节点和 Vout 的波形、您可以看到这次输出电压略高于2V。

    输出电容器为 X6S MLCC 16V、器件型号为 GRM32EC81C476KE15L

    MOSFET CSD19533Q5A

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    您好、Taras、

    您填写的电子表格中的值与您的原理图不匹配。  您能否确认原理图与此处测试的内容是否准确?

    选择的 FET 可能不适用、米勒平坦区域有点高、请记住、该器件具有5V 栅极驱动电压、可能不足以很好地驱动该 FET (大约 MP 级别)。  建议使用 MP = 3V 的逻辑电平 FET

     

    对于12V 应用、您使用的陶瓷电容器可以降至其值的80%。  话虽如此、您的薪酬仍遥不可及。  如果电子表格中的值是正在测试的值、请尝试使用以下值。

     

    Rcomp = 4.75k、Ccomp = 10nF

    如果此问题未能解决、您能否确认布局是按照数据表中的指南完成的?

    希望这对您有所帮助、

     

    David。

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    在我发送的电子表格中、除了原理图中的一个设置(Rcomp 4.75k 和6.8nF)外、还有我最后测试的设置。 用不同的值替换这些组件(计算值)。 尝试使用内部补偿。 是的、我也使用4.7K 8-10nF 进行了测试。

    布局是在4层 PCB 上设计的。 对于高电流网、使用0.3mm 最小布线宽度和0.6/0.3过孔用于控制信号和区域(多边形)、SW 和栅极网位于第3层、由第2层的实心 GND 隔开、作为与电流检测电阻的差分布线并且使用开尔文连接。 VIN 和 Vout 等正网没有在各层之间跳跃(如果是这样、我会使用必要数量的更大过孔来拼接它们)。 电流环路很小、因为可以遵循数据表中的指南、用于直流/直流转换器器件的空间约为25x35mm。

    我试图增加输入和输出电容、并在那里增加 X7R 0.1uF 以获得最低 ESR。

    我认为、问题 可能在米勒平台(~4V)上、但它是 如此高 Vds 固有的问题。 是否尝试过德州和英飞凌的其他 MOSFET、额定电压为80V 和100V、问题仍然存在。 由于我的要求是宽输入范围、因此我无法使用60V FET 来获得 MP = 3V。  

    直流/直流稳压器在所有 VIN 的任何负载下都能完全正常工作、它具有出色的瞬态响应(输出电流和输入电压)和 Vpp。 如果负载>0.04A、则该器件在 VIN 的整个范围内保持稳定。 从这个角度来看、其5V 驱动电压足以驱动 FET。

    此致

    塔拉斯

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    您好、Taras、

    如果电路板在负载下正常运行、但有时在轻负载下会出现问题。   

    1.你能做一个实验吗?  能否在引导至开关电压出现错误时检查该电压?  检查我们是否达到启动至开关 UVLO、即 HS FET 的栅极驱动电源 不够高、并且栅极驱动 电路正在禁用。

    2.如果这只是一块板,能否更换设备,看看问题是否解决?

    希望这有所帮助。

    David。

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    您好、David:

    1在轻负载条件下、BOOT 和 SW 节点之间测得的电压为3.6V、在负载下达到5V。

    2对所有的人都有同样的行为。

    非常感谢您对评估的贡献。

    此致

    塔拉斯