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[参考译文] TLVM23615:VOUT 行为和放大器;PFM PWM/PWM 模式阈值说明

Guru**** 2370320 points
Other Parts Discussed in Thread: TLVM23615, TPSM33615, LMZM23600, TLVM13620
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/1533845/tlvm23615-vout-behavior-pfm-pwm-mode-threshold-clarification

器件型号:TLVM23615
Thread 中讨论的其他器件: TPSM33615LMZM23600TLVM13620

工具/软件:

大家好、

我目前在一个设计中使用 TLVM23615、它可产生 5V 输出。 我在轻负载条件下观察到 SW 节点和 VOUT 上都有一个特殊的波形。 我想确认这种行为是否与预期的 PFM 运行或具有低占空比的 PWM 兼容、如果是、则强制转换器进入 PWM 模式的最小输出电流是多少。

以下是关键详细信息:

  • 输出电压:5V  

  • 负载电流:~50mA  

  • 随附的图中捕获了 SW 节点波形和 VOUT 纹波

    • “sw_new_000.png":“:sw 节点

    • “5V_New_000.png “:VOUT 波形

从 SW 波形可以看出、转换器似乎正在进入 PFM 模式。 但是、我在数据表中找不到器件从 PFM 转换到 PWM 时电流阈值的任何指示。

请您澄清一下:

  1. 连接的波形是否与 PFM 行为一致?

  2. 确保在 PWM 模式下运行所需的最小输出电流是多少?

我正在尝试尽可能减少设计中的输出纹波。 我已经尝试添加两个 22 µF 电容器、但纹波仍然大于预期。

感谢您的支持。

此致、
Gabriele

  

  • 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、

    电压 未进入 PFM 在这种情况下运行、但它在中运行 范围 。  

    对于 1MHz 处的 24V 至 5V 转换、该器件的峰峰值电流纹波将为~1.8A。 所以 下面是 900mA、器件将进入 DCM 。 此器件的 PFM 阈值典型值为 0.4A。 一旦峰值电流低于此水平、它就会进入 PFM。 但由于在这种情况下纹波很大、这可能根本不会在非常轻的负载下发生/发生。  

    在这里、开关频率为 1MHz、该频率等于设定的频率、因此仍在 PWM 模式下运行。 。 DCM 模式下的输出纹波通常较高 CCM 模式进行了比较、这就是您要观察的情况。 如果输出纹波是一个关键问题、我建议您使用 进一步增加开关频率或增加输出电容

    如果您需要 CCM 运行、则在最高开关频率下会出现这种情况的最小电流。 在 2.2MHz 开关频率下、进入 CCM 的转换点将~450mA 负载电流。

    此致、

    Niranjan

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    你好、Niranjan、

    非常感谢您的详细说明。

    鉴于我的应用需要非常低的输出纹波、我想征询您关于在这种情况下如何进一步减小输出纹波的建议。

    具体来说:

    • 我已经将×电容增加到 3 μ F 10 µF 和 2 ×μ F 22 µF MLCC 的组合、并在 24V 输入下进行了测试。

    • 我知道 DCM 运行模式本身会增加纹波—进一步增大电容会显著帮助增加、或者会导致收益递减?

    • 我不能增加更多的负载 (~50mA )、但我可以考虑修改输出网络(例如铁氧体,额外的 RC 滤波等)

    • 切换到 2.2MHz 运行模式是否会在减少 DCM 纹波方面产生重大影响?

    • 您是否建议使用任何输出滤波器拓扑或阻尼技术来进一步抑制纹波、尤其是低频分量(观察到~20kHz 至 30kHz) ?

    • 最后、我注意到 TPSM33615 提供一个 MODE 引脚来强制 PWM。 切换到该器件是否可能有助于实现较低的输出纹波、尤其是在轻负载条件下?

    非常感谢任何实用的布局或设计指南。

    此致、

    Gabriele

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    您好  Gabriele、

    如果可以灵活选择器件、可选择一款 强制 PWM 操作是最好的方法。 这将确保即使在轻负载下也能实现 CCM 运行、从而显著减少纹波。 不过、这会以牺牲轻负载效率为代价。 您可以选择使用此选项、具体取决于哪个是更关键的问题。  TPSM33615(某些型号)、 TLVM13620、LMZM23600   是强制 PWM 工作模式的一些选项。

    我只注意到现在 SW 波形和 VOUT 波形的标度不同。 处于低得多频率下的 VOUT 纹波表明存在这种情况 此外、还会发生脉冲跳跃 。 即使转换器尝试以恒定频率运行、负载非常低也意味着它必须停止在两者之间切换、以使平均电感器电流与负载电流相匹配。 我猜这就是发生的情况、跳跃以~20kHz 的间隔发生、如 VOUT 波形中所示。

    在这种情况下、由于它在中间跳过脉冲、 增加频率和电容带来的收益会变小 。 纹波将主要取决于 跳过频率和触发跳跃的 VOUT 电平 。 对不起、 在我上次答复之前没有注意到这点。

    虽然可能会实施一些滤波电路来减少输出纹波、但我认为这将是一个更复杂的解决方案。

    最好的方法是选择使用哪种器件 FPWM 时间。 所采用的导通电阻相同 CCM 会有 这不是收益递减的问题 信号。 。 可以增加输出电容和频率、直到达到所需的纹波

    此致、

    Niranjan

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    你好、Niranjan、

    非常感谢您的详细解释和建议。

    我现在了解到、我看到的纹波可能是轻负载条件下的脉冲跳跃导致的、并且只要转换器以 PFM 模式运行、增加频率和输出电容可能不会产生显著改善。

    鉴于此、我将尝试将 TLVM23615 替换为 TPSM33615(FPWM 型号)、以强制采用连续导通模式并尽可能减小纹波、如您建议的那样。

    我将使用新设置运行测试并更新结果。

    此致、
    Gabriele

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    您好  Gabriele、

    很高兴听到这个消息。  我现在将关闭该主题。

    当您有结果或任何其他问题时、可以通过在此处回复来重新打开。

    此致、

    Niranjan