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[参考译文] LM5122:原理图和布局审查

Guru**** 2399305 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5122, TPS54302, TPS63700

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/1536531/lm5122-schematic-and-layout-review

器件型号:LM5122
主题中讨论的其他器件: TPS54302TPS63700

工具/软件:

尊敬的 TI 专家:

我最近基于 LM5122 设计了一款升压转换器、其规格如下:

VIN =(最小值= 12V、典型值= 15V、最大值= 17V)
VOUT = 100V
Iout=1.5A
Fsw=250kHz

我按照数据表的计算进行了操作、以便为其选择元件。

由于我以前没有涉及高电流、因此我想要求主要对布局进行一些审查。 除 LM5122 外、PCB 还将有 2 个 TPS54302 和一个 TPS63700。

我上传了原理图和电路板的一些图像,以及 PCB 文件(以 kicad_pcb 格式). 如果有任何其他的东西,我可以上传使这个更流畅,只要告诉我!

感谢您的关注

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    e2e.ti.com/.../PowerSupply.rar

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    您好 Joao、

    感谢您使用 e2e 论坛。
    很遗憾、我无法打开 kicad_pcb 文件。 但是、根据您所附的图片、我已经对布局进行了概述。

    以下是我的评论:
    原理图:
    -不使用输入电容器。 强烈建议您执行此操作以实现稳定的输入电压
    -要仔细检查补偿是否已经优化,我建议使用我们的快速入门计算器: https://www.ti.com/tool/download/LM5122-BOOST-CALC
    (此计算工具最近进行了更新,以提供更好的薪酬价值建议。 目前、结果不再与数据表匹配、因为数据表更新需要更长时间。 数据表中的所有其他公式不受影响。)

    布局:
    -看起来您主要使用外层作为 VIN 平面。 我强烈建议将大面积区域设置为 GND 平面。 这可以降低整个电路板的噪声水平、并有助于热管理。
    -从 VOUT 电容器到 FET 的 GND 连接的环路非常短、这很好、但输入环路相当长(CIN 电容器->电感器-> MOSFET -> GND -> CIN 电容器)
    在添加输入电容时、请考虑这一点。

    如果您对布局这样的设计经验有限、我强烈建议您采用现有的设计作为参考、因为它们已经过验证、并且已经过功能性验证。
    我可以推荐这种设计。 (Vout 较低,但功率级别相似)
    https://www.ti.com/tool/PMP21274

    此致、
    Niklas

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    您好、Niklas、
    感谢您如此快速地提供反馈。
    -我遵循了数据表中的值、使用了 4 个 3.3uF 电容器 (C31-C34)。 这些还不够吗?
    -感谢大家对公式的关注,我将重新计算这些值。
    -我会将 BAT+平面转换成 GND 并使用覆铜为 IC 布线 VIN
    -我将遵循提供的参考设计作为组件放置的指南。

    此致、
    Joao

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    您好 Joao、

    谢谢您的纠正。 似乎我忽略了 C31-34 的帽子。
    在升压应用中、由于开关节点位于电感器之后、因此输出往往需要比输入更多的电容器。
    但是、由于本设计的额定功率为 150W、因此 13uF 的输入电容确实相当小。
    我建议在输入侧放置一个额外的大容量电容器。 (例如 47 μ F 或以上)这将避免在强瞬变期间输入电压下降。

    如果您在实施更改后需要额外审查、请随时与我联系。

    此致、
    Niklas

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    您好、Niklas、

    感谢您提供有关输入电容器的指导。

    另一个注意事项是、我们的供应商出现了问题、我们将无法使用所选的输出大容量电容器(3x 330uF、59m Ω)。 我知道、对于此应用、低 ESR 是理想的选择、但可接受的值是多少(有多高)? 理想电容值是多少?

    再次感谢、

    Joao

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    您好 Joao、

    感谢您的反馈。

    如前所述、低 ESR 陶瓷电容器非常适合滤除开关噪声。
    添加的陶瓷电容越多、输出电压纹波就越低。

    但是、由于电容值较低、陶瓷电容器不足以应对负载或输入电压的快速瞬变。
    因此、我们建议组合使用陶瓷电容器(用于减少输出电压纹波)和大容量电容器(用于抑制瞬态过冲)。

    关于合适的电容值、我建议使用我在前面的回复中提到的快速入门计算器工具。
    此工具根据您设置的输出电压纹波目标显示了 Cout 建议。

    此致、
    Niklas