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[参考译文] LM51571-Q1:LM51571-Q1 在轻负载下过热

Guru**** 2454730 points


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/1538778/lm51571-q1-lm51571-q1-overheating-at-light-loads

器件型号:LM51571-Q1


工具/软件:

您好!
我在 webench 中设计并基于 LM51571Q 为升压 DC/DC 转换器制作了一个原型 PCB。 并且在 200mA 负载下过热、但设计用于 1A 负载。 在高于 200mA 的负载下、肖特基二极管裸片、但其额定值具有较大的裕度(建议使用 2A、200V、我使用了 3A、200V 肖特基二极管)。 为什么会发生这种情况?  环路补偿电路是否可以实现这一点? 假设其元件计算错误。  

BTY、完整的 IC 器件型号为 LM51571QRTERQ1。

谢谢!

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    效率非常低。 我有 45V、200mA 输出、而 20V、700mA 输入。 即 64%的效率。 Webench 表示应为 95.5%。

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    尊敬的 Nazar:

    感谢您使用 E2E 论坛。

    您可以为您的设计附加原理图吗?

    此外、您能否为您的设计补充随附的快速入门计算器?

    https://www.ti.com/tool/download/SNVR511

    此致、

    Hassan  

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    尊敬的 Hassan:
    感谢您的回复!
    我同时使用快速入门计算器和 webench 来创建我的设计。 结果略有不同、但不会太大。 这里是一个指向我的设计的链接。
    webench.ti.com/.../2

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    尊敬的 Nazar:

    您还可以附上填充好的快速入门计算器和原理图吗?

    此致、

    Hassan  

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    e2e.ti.com/.../8080.LM5157_2D00_58_5F00_Excel_5F00_Quickstart_5F00_Calculator_5F00_for_5F00_Boost_5F00_Converter_5F00_Design_5F00_V1_5F00_0_5F00_0.xlsx

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    我使用不同的元件进行了一些实验、结果我 90%相信过热是由肖特基二极管引起的。 我有一个类似的工程、其中使用同一个 IC 将电压从 12V 升压到 24V。 因此、我刚用我在这里使用的肖特基二极管代替、IC 再次开始过热。 我使用的二极管 MBRAF3200T3G 应该可以正常工作、但这会导致两个项目过热。

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    此处是指向其数据表的链接
    https://www.onsemi.com/download/data-sheet/pdf/mbraf3200t3-d.pdf

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    我很可能购买了假冒器件。 这在我国并不少见。 不幸的是、我现在没有另一种合适的二极管来替代 Wright。 等待几天才能送达。 我这次选择了 VS-10MQ100NTRPBF、这是 webench 推荐的变体之一。 希望这次它能按预期工作。

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    尊敬的 Nazar:

    我已经浏览过您的快速入门计算器、发现您的补偿网络不正确。 根据电流值、相位裕度为 12 度、这不足以实现稳定性。

    请通过快速入门计算器使用建议的补偿网络。

    此致、

    Hassan  

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    我认为根据计算结果、二极管对于您的设计来说很合适。 您设计中的平均输出电流为 1A、二极管的最大正向电流为 3A。

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    我也要检查您的原理图。 请附上文件。  

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    如果二极管具有声明特性。 我以前遇到过假冒器件的问题。  

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    在此设计中、需要重新计算电压环路补偿。 请更改补偿网络并运行测试。  

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    你好 Hassan!
    感谢您的建议!
    但正如我所怀疑的、过热的原因是二极管出现故障。 我用 VS-10MQ100NTRPBF 替换了它,它的工作正常。

    还有一个问题:
    建议重新计算电压环路补偿、我有两个变体、一个是通过 Excel_Quickstart_Calculator 计算的(62 度)、另一个是通过 Webench 计算的(16 度)、请参阅随附的屏幕截图。 我应该选择哪一个?

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    尊敬的 Nazar:

    在两个附加图像中、所选补偿是不同的。 如果使用建议的补偿、则相位裕度会更高(62 度)。

    此致、

    Hassan   

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    尊敬的 Hassan:
    我所做的一切都是按照 Excel_Quickstart_Calculator 的建议进行的。 元件尽可能匹配 Rcomp=10k、Ccomp=6.8n、CHF=62p。
    现在效率在负载 500mA 减半时约为 85%。 在负载高于该值的情况下、整个电路板仍会过热并触发 IC 的热保护。  
    有什么想法我怎么可能得到至少 0.8A ? 也许需要更正我的 PCB 布局?

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    如果我直接使用 LM5157Q 替换 LM51571Q、会解决问题吗?

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    尊敬的 Nazar:

    LM51571Q 能够承载 4.33A 的电流、这比峰值电感器电流 3.72A 高 600mA。 因此、LM51571Q 应该适合您的设计。  

    此致、

    Hassan

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    尊敬的 Nazar:

    正如我之前提出的、您能否分享带有元件值和器件型号标签的真实设计原理图。

    这将是找到问题的第一步。

    根据您连接的快速入门计算器、您的设计应在 46V 输出下支持 1A 输出。

    此致、

    Hassan

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    尊敬的 Hassan:
    这是我的原理图。

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    我也在试验。 我尝试降低频率至 1MHz。 将电感更改为 47uH、并重新计算环路补偿元件。 这是成功的。 我注意到、我的输出陶瓷电容器在 2MHz 温度下的热比在 1MHz 温度下热得多。 您能为 2MHz 推荐合适的电容器吗、我指的是额定电压为 63 到 100V 的特定器件型号? 谢谢!

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    尊敬的 Nazar:

    能否指定输出电容器和输入电容器的额定电压?

    此外、您能给我发送 500mA 和 800mA 的以下波形吗?

    SW 节点、Comp 信号、输出电压、FB 信号

    此致、

    Hassan  

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    输出电容器的额定电压为 100V、输入电容器的额定电压为 50V。
    以下是按照您请求的顺序进行 500mA 加载的波形。 在 800mA、IC 由于过热或过流而断续。

          

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    这些波形是在 25V 输入电压、即最大输入电压下获取的。 在 15V 输入(最小输入电压)下、IC 出现断续。

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    尊敬的 Nazar:

    感谢您提供的波形。

    您能否用通道名称指定波形? 因为很难知道、哪个波形适合什么。 请使用所有四个通道在一个示波器图像中获取所有波形。  

    此外、按照数据表中的建议、为 VCC 1 μ F 电容器串联一个 5 Ω 电阻器。  

    我推荐在 2MHz 处仍处于容性区域的电容。 请参阅下图。 请求出 Mouser 或 Digikey 处的电容。

    此致、

    Hassan  

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    尊敬的 Hassan:
    感谢您的提示。 我使用了完全符合您建议的特性的电容器。  但在这种情况下它们似乎无法正常工作。  作为解决方案、我重新设计了整个转换器、使其能够在 1MHz 开关频率下工作。  我所有的问题都消失了。
     无论如何都要感谢!