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[参考译文] LM5156:采用单个电感器的反馈环路补偿

Guru**** 2455560 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5155, 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/1541028/lm5156-feedback-loop-compensation-with-single-inductors

器件型号:LM5156
主题中讨论的其他器件:LM5155

工具/软件:

尊敬的 TI:

如何使用“Power Stage Designer“和 Excel“LM5155 SEPIC 快速入门计算器 LM5156 为 SEPIC 拓扑中的 LM5156 选择反馈环路补偿元件?
我的目标是设计 输入电压为 6.5-35V 且经优化可支持 10V 至 30V 电压范围的 12V/2A SEPIC SMPS。 可能最理想的电感器选择是 L1=2.7 或 3.3µH、4.7µH 38mΩ在 fSW = 40µF 2.15MHz 时、降额 4mΩ。
在我的设计中、我不能使用耦合电感器。 定制定制 器件是不可行的、另外还存在耦合电感器通常无法满足的最大高度要求。
SMPS 将用于为 电路驱动的 GPIO 供电、而不是为音频频率供电、因此我可能应该选择更高的 fcross

1.对于反馈回路计算 、只需要考虑 L2 值、我不确定应在 TI Excel 电子表格单元格 H22 (LM) 中输入什么值。 我应该输入所选的 L2 值还是只输入该值的一半? TI Excel 电子表格可能假设使用了耦合电感器。

2.如何正确配置和使用“Power Stage Designer“? SEPIC 不是可用的“控制方案“之一。
我是否正确地假设必须选择“类型 II 跨导“补偿网络?
我应该为 LM5156 输入哪些突出显示的值? (请参阅下图)

3. DeepSeek 提供以下建议:
a.地点  FZ_ea  以下内容  fcross  (通常为 1/5 至 1/10)
b.地点  fp_ea  登录页面  fcross  (但低于标准  fSW /2. )
c.设置 fcross  ≤FZ_RH/3
D. ofc、处的相位裕度  fcross  必须为 
≤45° (PHASE –135°max)
您能否确认上述内容是否合理?

在我的例子 DeepSeek 表明目标 fcross=50kHz ,但它可能无法实现 II 型补偿器。 然而、fcross=40kHz 似乎是可以实现的。

请提供建议。

此致、
Thomas

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    尊敬的 Thomas:  

    感谢使用 E2E。

    在这种情况下、Excel 电子表格并不是计算补偿的最佳方法、因为它假设使用耦合电感器。 但借助功率级设计器、您可以轻松实现。  

    要补偿 SEPIC、请使用 CMC 反激式方案。 2 类跨导是正确的。  

    SEPIC 功率级的推导非常复杂、您可以在线找到相关论文。 这就是设计人员使用反激式方案(非常相似)的原因。 在补偿反激式转换器时、环路将保持稳定、如果需要进行微调、将在实验室中完成此操作。  

    关于缺失的值:

    Rs 是您使用的电流检测电阻

    - AS 为电流检测增益 (LM5155 和 LM5156 为 1)

    -跨导放大器的 Aol 是由 gm * Rout 计算的( Rout 是 10Mohm 根据数据表 9.3.9 计算)

    - GBWP 计算的增益乘以 BW、即 7MHz (9.3.9)

    -要计算 Vslope、请使用第 9.3.7 章中的公式 7

    我希望这有助于您使用功率级设计器进行补偿。

    如果您还有其他问题、请随时提出。

    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。

    尊敬的 Moritz:

    感谢您的澄清!

    为了简化环路补偿分析/设计、至少现在我将遵循 Excel 计算器的建议并使用 2.7μH 耦合电感器

    首先、这是否意味着我应该使用两个耦合电感器、每个绕组 2.7µH 或 2.7µH 是总有效电感?

    我尝试 在 Power Stage Designer 中输入 Excel 计算值、但计算出的 Ccomp/Rcomp/CHF 值完全不同、并绘制出了非常不同的波特图。 什么是我的缺失?

    为了满怀信心地继续,在尝试进行实验室测试之前,我需要彻底解决此问题 — 我相信其他人也可能对这个主题感兴趣。
    我的主要关注点是低 Vin (6.5V) 时的稳定性和 Vin=10V 时的低 EMI。
    附加了 Excel 和 Power Stage Designer 文件。

    此致、

    Thomas

      e2e.ti.com/.../PowerStageDesigner-settings.txte2e.ti.com/.../TI-LM5155-LM5156-Quickstart-Calculator-for-SEPIC.xlsx

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    尊敬的 Thomas:

    是否意味着我应该使用两个耦合电感器、每个绕组 2.7µH 或 2.7µH 是总有效电感?

    这意味着您使用一个耦合电感器封装、其中两个电感器内部耦合、每个电感器的电感为 2.7uH。

    关于不同的波特图、我发现了这个问题。  

    LM5156 的 CS 放大器增益理想为 1、但它使用 COMP 增益来将 COMP 电压降低 0.142。 请参阅数据表:

    设置为 7 是正确的方法。  

    这也将使这些图非常相似。

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    感谢您的澄清 — 这有助于解释差异。

    我注意到 Power Stage Designer 建议的那样 差别很大 Ccomp、Rcomp 和 CHF 与 Excel 计算器的比较值。
    我并不是说这两组值都不正确,但这种差异有点令人惊讶 — 除非有多种有效方法可以将该 SMPS 稳定在低 Vin 下。 假设差异源于 Excel 计算器考虑整个指定输入电压范围、而 Power Stage Designer 根据单个指定的 Vin 计算值、这一事实是否正确?  如果正确、Excel 计算器可能会提供一种更全面、更有用的方法。

    最后一个问题:在 Power Stage Designer 中、当使用两个独立电感器对 SEPIC 进行仿真时 L1≠L2 )、应如何 L '和' Np/Ns. “值是否已配置?
    具体来说、是' L “参数、用于表示的平均值 L1 L2 只是 L1 或其他值?

    此致、

    Thomas

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    尊敬的 Thomas:  

    在功率级设计器和 Excel 计算器中、您可以设置要补偿的输入电压:

    我不知道为什么建议值不同、我需要检查如何在工具中完成计算、但不仅有一种方法可以将极点或零点设置为特定频率、

    [quote userid=“510728" url="“ url="~“~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1541028/lm5156-feedback-loop-compensation-with-single-inductors/5929947 L “参数、用于表示的平均值 L1 L2 只是 L1 或其他值?

    在这种情况下、应使用较高的电感值。 因为较高的值会使 RHPZ 降低。

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Thomas:

    非常感谢您的支持。
    可能在大多数情况下(总是?) L 值越高、L2 就越大。 但它为什么需要呢  Np/Ns.
    这是有点令人费解,但也许一些神秘应该保留。

    总之、Excel 计算器做得很好、可以 使用 Power Stage Designer 成功验证其建议的反馈环路元件(至少在我的情况下)。

    此致、

    Thomas

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    尊敬的 Thomas:  

    对于 SEPIC、不需要 NP/NS。 因为您选择了反激式补偿方案、功率级设计人员只想输入该值。 可以将其设置为 1:1 并忽略它。  

    此致

    Moritz