[参考译文] LM74502H-Q1：低输入电压和高输入电压下的启动问题

嗨、Hattab、

我来检查一下

尊敬的 Shiven：

感谢您的支持。

我发现了一种异常行为、并想与您分享。

目前、我正在 VS 引脚上使用一个 2.7kΩ 电阻器、并向使能信号施加恒定的 1.8V 电压、因此 EN/UVLO 引脚由输入电压供电。

当我启用 36V 电源通道以提供输入电压时、电路板不会首次尝试运行。 但是、如果我快速关闭通道再重新打开、电路板将正常启动并运行。

此外、我还注意到、有时电路板上的电源 LED（在保护之后连接的 1.8V 和 3.3V 板转换器）在关闭电源通道后短暂闪烁（大约 1 秒）。

此致、
Malek

尊敬的 Shiven：

多次尝试后、电路现在为 56V 齐纳二极管使用 2.7kΩ 限制电阻器、在所需的 4.5V 至 40V 输入范围内按预期工作。

不过、我们观察到、电荷泵会在输入电压高于 18V 时被禁用、从而导致 (VCAP - VS) 降至 6.5V 以下。

有趣的是、当我们关闭输入电源通道并且 Vin 下降时、VCAP 存在 6.5V 的差异。 重新打开电源时、VCAP 会再次充电至高于 VS、从而使电路正常工作。

为了进一步研究、我简化了设置：

*将负载与电感器断开

*短接限流电阻器、 移除 VS 引脚上的 RC 延迟。  

*移除电容器和齐纳二极管

但相同的问题在 18V 以上的电压下仍然存在、只有在我将 EN/UVLO 直接连接到 VS 后才会起作用。只有做出此更改后、电路才会一直开始正常工作。

我不确定为什么会出现这种行为、尤其是因为数据表指示 EN/UVLO 可独立用于控制电路。 您能帮助澄清一下吗？

总之、我们最初面临两个问题：

减小限流电阻来解决该问题。

在高电压下、通过将 EN/UVLO 直接连接到 VS 来解决。

幸运的是、我设计的电路允许对保护电路和主电源之间的使能线进行共享控制。 作为一种权变措施、我断开了 EN/UVLO 与保护电路的连接、而是将其直接连接到主电源的使能引脚。 这意味着 EN/UVLO 现在连接到电源、从而绕过保护电路、该电路在此设置中保持常开状态。

此致、
Malek

尊敬的 Shiven：

我目前正在使用连续直流电压源来测试过压 (OV) 保护功能。

当输入达到 OV 阈值时、控制器正确地断开负载。 但是、问题是、在将电压降至 OV 阈值（下降沿）以下后、控制器确实会运行且没有输出。

只有当我手动禁用并重新启用电源时、电路板才会再次开始工作。

请告知您。 这是预期行为、还是我们上面的解决方案中存在不正确的内容？

此致、
Malek

尊敬的 Shiven：

我回到测试原始电路的工作、如之前分享的原理图中所示。

根据计算结果：

OV 阈值（上升）：49V

OV 阈值（下降）：45V

OV 功能在 49V 时正确激活、但直到电压降至 37V 至 38V 左右、而不仅仅是低于预期的 45V、才会发生自动恢复。 有趣的是、一旦电压降至 45V 以下、电路就会尝试恢复、我可以在 LED 上看到微弱的照明、但 在输入降至 38V 以下之前、无法恢复完全照明和正确的操作。

我对许多样片进行了测试、对我来说、当输入电压高于 38V 时、保护电路本身无法可靠地启动。 我怀疑这可能与我在低输入电压和高输入电压下观察到的相同启动行为问题有关。

此致、
Malek

尊敬的 Shiven：

以下是最新更新：

我使用的设置与原理图中所示的设置相同、但我将电阻器替换为 4.7kΩ、以更好地支持低至 5V 的输入电压。

有趣的是、该问题似乎与负载有关。

当负载断开时、保护电路在 5V 至 40V 范围内正常工作。 甚至在 44V 时正常启动。 过压 (OV) 保护也按预期工作、在 49V 时触发、并在输入电压降至 45V 以下时恢复。

不过、连接负载时、电路板可在 5V 至 36V 的电压范围内正常运行、但无法在输入电压高于 36V 时启动。 此外、尽管在 49V 时正确触发过压保护、但电路板仅在电压降至 37V 以下时才会恢复。

为确认负载的影响、我尝试在连接了负载的情况下以 40V 电压启动电路板、无响应。 断开负载连接后、电路板就会正常启动。

负载是一个具有背光电路的显示面板：12V @ 0.65A 或 36V @ 0.22A。

您能帮助说明负载可能对操作有何影响吗？

此致、
Malek

尊敬的 Malek：

感谢您的评分

我希望在以负载开启时 FET 不会损坏、尽管负载看起来非常低。

我不确定负载为何会产生影响。

您可以尝试在有无负载条件下探测 VCAP 吗？

此致、

Shiven Dhir

尊敬的 Shiven：

感谢您的支持。

FET 似乎没有问题、但它们会略微过热、尤其是第一个 FET、其漏极电压为 40V、源极电压约为 3.3V。

4.7kΩ 电阻器两端的电压约为 12V。 VS 消耗高电流、对吧？

VS 处的电压：~28V

VCAP 电压：~36V

UVLO 电压：~4V

因此、似乎可以满足启用栅极驱动所需的所有条件。 我尝试将电荷泵电容器增加到 0.47 µF、但没有效果。

我本周就不在办公室了。 返回后、我将共享有负载和无负载的 VCAP 波形。

此致、
Malek

你好、Malik、

是的、VS 在启动期间消耗高电流、预计会出现压降。

我将等待波形、然后进行研究。

此致、

Shiven Dhir

尊敬的 Shiven：

希望您做得好。

对延迟的回复表示歉意。

请在下面找到所需的波形。 如前所述、使用了共享原理图中的相同电路、仅将齐纳限流电阻器更改为 4.7kΩ。

在这两种情况下、输入电压均固定为 40V、并在整个测试过程中保持恒定。

向电路板施加使能信号时、波形会发生变化。

波形详细信息：

黄色：VCAP

粉色：vs.

输入 (Vin)：40V、来自外部电源

随负载变化的情况

空载

尊敬的 Shiven：

我找到了一种在连接负载时解决问题的方法。

在我们的设置中、我们在保护电路之后有一个主电源、可将输入电压转换为 3.3V。

我将此 3.3V 电源的软启动时间从 6.3ms 增加到 235ms、在这种变化下、电路现在能够在 40V 的最大输入电压下可靠启动。 此外、OV 按预期工作。

我将此修改应用于 8 个板。 它们现在都可以正常工作并具有一致的行为、在 5V 至 40V 的整个输入范围内平稳启动、并且过压保护功能能够按预期运行。

然而、其中一个电路板不在 5V 输入下工作、即使是在将齐纳限制电阻器替换为 4.7kΩ 值后也是如此。 我检查了 VS 引脚、发现它在 5V 输入下处于 2.4V 左右、这可能过低、无法启用栅极驱动器。

对于如何解决此问题、您有何建议？

此致、
Malek

尊敬的 Malek：

您的设计是否可以适应 3.3k 电阻而不是 4.7k 电阻？

此致、

Shiven Dhir

尊敬的 Shiven：

我尝试使用 2.7kΩ 电阻器、但它两端的压降仍然很高、最小电压约为 8V 至 9V。

我认为这款特定电路板上的芯片本身可能存在问题。

也就是说、整体通过率好、8 个电路板中有 7 个使用 4.7kΩ 电阻器工作正常、对吗？

您会建议改用 3.3kΩ 电阻器吗？

问题是我需要防止过压高达 75V。
在 75V 时、齐纳二极管的最大功率耗散为：
(75 – 56) / 4.7kΩ  × 56V≈266mW  

考虑到器件的最高工作环境温度为 70°C、该值处于可接受的限值内。

此致、
Malek

尊敬的  Shiven：

好主意。
我会检查一下。

谢谢、