This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] TPS43060:[电源管理论坛]在20Vout、7.5A Iout、eff 条件下、输出电压纹波/噪声过高 也太低

Guru**** 2393725 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS43060EVM-199, TPS43060, LM5122

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/1513446/tps43060-power-management-forum-output-voltage-ripple-noise-is-too-high-at-20vout-7-5a-iout-eff-also-too-low

部件号:TPS43060
主题中讨论的其他部件:PMPLM5122

工具/软件:

尊敬的先生:

我目前使用 TPS43060EVM-199来对具有以下参数的设计进行仿真:
输入:12V  
输出:20V @ 7.5A

我已根据仿真 Excel 工具中的建议值修改了 EVM 上的元件。 但是、我遇到的问题是  输出电压纹波/噪声(Vout 峰峰值)高达3.8V  如随附的测试结果所示。

此外、我还测试了不同的开关频率(294kHz、500kHz 和750kHz)和电感值(3.3µH 至10µH)。 使用的所有电感器都具有  至少为15.5A 。 尽管进行了这些调整、7.5A 负载下的纹波仍然相对较高(请参阅随附的屏幕截图)。

我还通过在相同频率下改变电容和电感进行了进一步的实验。 以下是我的调查结果摘要:

  • 从5 μ F 22 µF MLCC 和一个330 µF 电解电容器(总计440 µF )×、将 MLCC 增加到10个(总计550 µF )可显著改善 Vout 峰峰值纹波。

  • 将 MLCC 的数量增加到10个(总计  550 µF  )可显著改善 Vout 峰峰纹波。

  • 但是、 会在该配置顶部添加一个额外的330 µF 电解电容器  不会导致显著的进一步改善

 迄今为止性能最佳的配置  为:

  • 电容器:22 µF / 35V/0805/X5R× 10个+ 330 µF / 35V 电解电容器(总计:550 µF )

  • 电感器:4.7 µH  

  • 频率:750 kHz

我想问以下问题:

  • 根据仿真、预期纹波应约为200mV、但需要大量的元件调整和测试才能最终达到248mV。 通常、我期望20V 输出时的峰峰值纹波在100mV 至200mV 范围内。  为什么它需要进行大量调整才能接近预期的性能、这是否有具体的原因?

  • 您对有任何建议吗  频率选择 ? 具体来说、使用500kHz 甚至750kHz 时、TPS43060是否会存在任何潜在的缺点或限制?

  • 对于稳压器效率、  我测量了两者在相同元件配置下的效率  500kHz 和750kHz 她说这话竟然有点抽泣  94%  在这两种情况下。 但是、预期效率约为  97%的效率请帮助您检查如何针对目标效率改进电路。 97%、以及20V/7.5A 条件下100mV~200mV 或更低时的 Vout 纹波/噪声?

请参阅随附的原理图和测试结果表、了解更多详细信息。 如果您能通过 provide.e2e.ti.com/.../TPS43060-Vout-noise-test_2600_-HDRV-frequency_5F00_250513.xlsx 获得任何见解或建议、我将不胜感激

  • 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、

    感谢您使用 e2e 论坛并提供所有这些信息。

    关于输出电容、我想强调两点:
    - 1:具有低 ESR (串联电阻)的电容器在滤除开关噪声方面要好得多。 因此、在使用更多22uF 电容器后得到的改进更多、而在添加另一个电解电容器后得到的改进更少。 放置方式也会有所不同。 由于 PCB 板尺寸有限、我假设您将陶瓷电容器相互叠加?
    - 2:直流偏置时陶瓷电容器的降额更强。 这意味着、额定电压为35V 的22uF 陶瓷电容器在20V 输出电压下运行时的"实际"电容可能仅为15uF。 在计算所需电容时必须考虑到这一点。

    关于频率选择:
    较高的开关频率可降低电感器纹波、理论上还可以降低输出电压纹波。
    缺点是开关损耗会随着频率的增加而增加、因此可能会降低效率。

    当涉及到最佳合适的电感和 Fsw 选择时、我建议查看参考设计。
    这是一个 PMP 设计、其输入/输出规格与您的应用相同。
    https://www.ti.com/tool/PMP21277
    (它使用与 TPS43060相似的控制器 LM5122、因此您可以直接比较这些设计)
    此设计还附带一份测试报告、其中显示了输出电压纹波和效率。

    关于您的设计中测得的94%效率、我无法直接给出原因。
    由于来回焊接元件、封装连接上的电阻可能较高。 此外、原始 EVM 是为了实现更小的电流电平而构建的、因此在这里布局也可能是一个因素。

    如果还有其他问题、请告诉我。

    此致、
    Niklas