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] LM5156-Q1:SEPIC 转换器 — MOSFET 过热

Guru**** 2335940 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5156
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/1521807/lm5156-q1-sepic-converter---mosfet-overheating

器件型号:LM5156-Q1
主题中讨论的其他器件:LM5156

工具/软件:

您好!

我需要一些帮助、以便对 项目中的此 SEPIC 转换器进行故障排除。

目标是设计基本规格如下的电源:
VIN => 8V ~ 48V、标称值 24V
VOUT => 24V
ILOAD => 3A(最大值)

  我们使用 WEBENCH 和电子表格 SNVR481 得出以下设计:

/resized-image/__size/320x240/__key/communityserver-discussions-components-files/196/pastedimage1748913144995v2.png



请注意、R86 的值错误。 它应该是 3.3k、而不是 33k。 此外、R75 未安装。

100ºC 器在负载下工作并进行调节、尽管仅电流为 1A、但 MOSFET 在 5 分钟内达到 1 μ A。

我们拍摄了一些图片、试图找出问题所在。

黄色:栅极电压

紫色:电源电压

蓝色:漏极电压

绿色:二极管阳极

0A 负载:

2A 负载:

我真的很困惑。 由于这些图像是在输入和输出端以 24V 电压捕获的、因此我预计会看到大约 50%的占空比。 导致这个低占空比的原因可能是什么? 我检查过、该开关频率上的导通时间接近最小值。

此外、栅极曲线看起来也不好。 看起来很慢。 这可能是 MOSFET 耗散过多功率的原因吗?

  • 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。

    e2e.ti.com/.../SEPIC-schematic.pdf
    我不知道原因、但上传的原理图照片质量非常差。 这是 PDF 上的相同图像

  • 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、Wagner、  

    感谢您使用 e2e 论坛。

    您还请附上填充的电子表格  SNVR481。此外、请帮助发送清晰的屏幕截图、其中包含清楚显示的信号分段(Vin、Vout、SW 节点和电流检测引脚)。  

    此致、

    Mounika.

  • 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。

    尊敬的 Mounika:

    感谢你的帮助。

    电子表格和您请求的图片已随附。 事实证明、之前的图片没有正确拍摄。 在新的图片中、我们可以看到负载条件下的占空比接近 50%。 很抱歉。 不过、MOSFET 仍然存在过热问题。  

    在具有多个信号的图片上:
    绿色= Vout;
    蓝色= Vin。
    黄色= MOSFET 栅极;
    紫色= IC CS 引脚。

    在图片中、只有一个信号、该信号是开关节点。

    e2e.ti.com/.../5810.SEPIC.zip

    e2e.ti.com/.../4705.LM5155_5F00_56_5F00_Excel_5F00_Quickstart_5F00_Calculator_5F00_for_5F00_SEPIC.xlsx

  • 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、Wagner、  

    感谢您填写 QS 计算器并发送清晰的图片。  

    波形看起来更好。 但是、2A 负载屏幕截图中的 CS 引脚看起来不正常。 我猜这是测量问题。

    MOSFET 中的估计总损耗约为 2.5W、需要进行冷却  

    • 取决于布局中是否有足够的铜来冷却
    • 更改为另一个 FET
    • 或以较低的开关频率进行开关

    您也可以下载 https://www.ti.com/tool/POWERSTAGE-DESIGNER 自行试用。

    此致、

    Mounika.

  • 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。

    尊敬的 Mounika:

    感谢您发送编修。

    您是对的。 2A 屏幕截图上的信号已饱和。 我附加了一个新的。

    e2e.ti.com/.../2A_5F00_corrected.zip

    如何预测是否需要冷却? 考虑到 MOSFET 数据表 将 0.63K/W 列为 热阻、我认为 2.5W 似乎较低。 它没有说明 Cooper 地区考虑了这个数据。 然而,在现实中,它只需几分钟就能达到 100ºC。 “你听我说。“  仅供参考、MOSFET 仅焊接在顶层的 116mm² Ω 铜层上。 我不知道这是否被认为太小。  



    我尝试了较低的开关频率、但没有比原始频率好得多。 我猜主要的损耗是导通损耗。

    此外、我尝试了一个大约为 10V 的外部 VCC、以检查 MOSFET 是否由于低栅极电压而发热。 这里也没有什么大的改进。

    如果  电路上没有其他明显的问题、我想我可以尝试冷却它、但我怎么会忘记它? 我缺少什么吗?

  • 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、Wagner、

    我可以在下周的中间或结尾回复您、因为我们目前在 9.6.2025 休假期间的带宽有限。 同时、您能否请使用另一个 MOSFET 进行检查。  

    感谢您的耐心。

    此致、

    Mounika.

  • 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、Wagner、  

    它是否有助于更改 FET?

    此致

    Moritz

  • 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。

    很抱歉耽误你的时间、Moritz。

    它确实有所帮助。 我们仅尝试了我们提供的另一个 MOSFET。 最初的是 BUK7Y7R8-80E、新的是 BUK7M17-80EX。

    根据数据表、唯一优于新器件的规格是栅极电荷、该电荷几乎是原始电荷的一半。

    然而,它表现得更好。 在 1A 负载下、MOSFET 温度从 70°C 降至 50°C。 与 2A ,原来的一个超过 110°C realy 快,而新的一个稳定在 90°C 以下。

    这向我表明、主要问题与开关损耗有关。 也许由于栅极电荷较大、LM5156 无法正常驱动、或者栅极上出现严重振铃、导致损耗过大。

    我们还测试了效率:  

    损耗从 8.5W 变为 5.2W。 效率对我来说似乎是合理的。 你怎么看?

    我们还尝试将开关频率降低至大约 380kHz、不到原始频率的一半。 效率没有显著变化。 这向我表明、现在我们主要处理的是传导损耗、对吧?

    现在、我们将重点关注正确冷却 MOSFET。

  • 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、Wagner、

    我很高兴听到您找到了解决方案!

    我仍然认为很奇怪、由于存在 MOSFET 参数、两个 FET 都应该工作。 此外、IC 的驱动器足够强大、能够正确驱动两个 FET。

    关于 FET 中的损耗、请使用功率级设计人员查看损耗在不同条件下   的分布方式 www.ti.com/.../POWERSTAGE-DESIGNER — 首先选择您使用的拓扑并插入电路规格,然后选择 FET Losses Calculator — 在左侧:

    您也可以轻松比较这两个 FET。  

     第一个 FET 的焊接连接是否存在不良、这是导致 FET 发热过多的原因吗? 您是尝试重新焊接它还是在更改之前焊接新的 FET?

    此致

    Moritz