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[参考译文] LMR14050-Q1:30V 至12.6V/5A 降压应用中 VOUT 崩溃和负载条件下的器件故障

Guru**** 2383830 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/1511917/lmr14050-q1-vout-collapse-and-device-failure-under-load-in-30v-to-12-6v-5a-buck-application

器件型号:LMR14050-Q1

工具/软件:

尊敬的专家:

我是 Kim

我正在使用** LMR14050SQDDAR (非展频)**进行降压转换器设计
要使用以下目标规格为** 3节锂离子电池**充电:

-**输入电压**:30V (工作台电源、测试范围为12V 至30V)
输出电压**:12.6V
-*输出电流**:5A

我按照**数据表布局指南**设计和构建了一个 PCB。
以下是我在测试中观察到的情况:

——

###观察结果

1.**无负载条件**
-输出稳定在**12.6V**、如预期。

2.**负载为5Ω 电阻器(~2.5A 负载)**
-在**14V 输入**左右、输出**略微降至12.4V**。
-但是、**将 VIN 增加到14V 以上会导致 VOUT 进一步下降**、下降到**在20V 输入时约12.0V **。

3.**电流负载更高(电阻更低)**
-**输出崩溃**至接近**0V**、而**设备故障**、我怀疑这是由于**热过应力**。

4.**其他调查结果**
-** VSW 波形**显示了一个意想不到的**高开关频率约为680kHz **、尽管我的**RT 电阻是133kΩ**、
根据数据表**应将频率设置为200kHz**。
***随着 VIN 的增加、FB 引脚噪声增加**。
-我尝试在 VIN**上添加**额外的陶瓷电容器(0.47uF + 1uF)**并**复制输出相同电容器**、但这些更改**几乎没有影响**。

——

###设计总结

-*** RT**:133kΩ(针对200kHz、板载测量132.8kΩ)
-**电感器**:22uH (在200kHz 下根据~30%纹波计算得出、匹配数据表建议)
-**输入电 容器**:39uF 铝有机聚合物电容器+ 1uF + 0.47uF X7R 陶瓷电容器(放置在 VIN 引脚附近)
-**输出电容器***180uF*2**(铝有机聚合物电容器)
-**肖特基二极管**:MBR10100 (100V、10A)
-** FB 电阻器**:10kΩ/ 158kΩ(目标为12.6V)

——

###关键问题

1.**在负载下增加 VIN 时、为什么 VOUT 会崩溃?**
-即使有负载, VOUT 也不应该保持在12.6V?

2.**为什么尽管 RT 使用133kΩ 设置为200kHz、但测得的开关频率如此高(~680kHz)?**
-这是测量伪迹(示波器显示次谐波)吗?
-或者器件是否由于噪声或不稳定性而无意中转换到更高的频率?

 3.我注意到** VSW 波形有明显的过冲**(比 VIN 高大约+7V)。
-**这种过冲会导致不稳定或损坏吗?**
-**如果是,你推荐什么缓解技术?*
(例如缓冲器、布局更改等)

4.**尽管我遵循了数据表中的建议、但在元件选择或布局方面是否遗漏了任何内容?**

——

我将附上我的**原理图**、** PCB 布局快照**和** SW 节点波形**以供参考。

非常感谢您的见解。

KIMe2e.ti.com/.../lmrseries.pdf

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    尊敬的 Kim:

    您是否确保了所有元件都正确焊接到电路板上?

    谢谢、

    Dino

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    您好、Dino

    感谢您的答复  

    是的、电气连接检查确认全部焊接良好、

    谢谢你

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    尊敬的 Kim:  

    您在 VIN 上使用的大型电解电容器具有非常高的 ESR。 TI 建议在数据表中使用非常靠近 VIN 引脚的低 ESR 陶瓷电容、以减少路径上的寄生。 不使用这可能会导致较大的 VIN 振铃。

    您能否发送所用电容器的器件型号?

    谢谢、

    Dino

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    您好、Dino

    我正在使用此电容器"870025574001"。 其 ESR 为25m Ω、25m Ω 是否太大?

    感谢您的答复

    祝你度过美好的一天

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    尊敬的 Kim:

    该值过大、您需要使用陶瓷输入电容器、尽可能减少对 VIN 引脚的损耗。  

    谢谢、

    Dino

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    您好、Dino

    您可以看到、我们还添加了与输入电容器并联的陶瓷电容器。
    那么、应该使用多大的电容值和 ESR?
    您能推荐电容器吗?

    谢谢

    Kim

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    您应在非常靠近 VIN 引脚的位置使用一个100nF 或220nF 的小型陶瓷电容器。 您可以使用一个0402小型陶瓷电容器、这将具有低 ESR。

    谢谢、

    Dino