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[参考译文] LM5146-Q1:降压转换器设计完全相同、但有一个会发热、一个是 n't

Guru**** 2459620 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5146-Q1, LM70880-Q1

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/1546388/lm5146-q1-buck-converter-exact-same-design-but-one-is-heating-up-one-isn-t

器件型号:LM5146-Q1
Thread 中讨论的其他器件: LM5146LM70880-Q1

工具/软件:

大家好、

在我们使用 LM5146-Q1 进行的降压转换器设计中、我们遇到了一个相当奇怪的问题。

同一电路板上有多个降压转换器、规格和设计完全相同。 但有些器 件会升温至 75°C、有些器件在空载条件下仅升高至 45°C。

原理图如下

和布局:

以下是 WEBENCH 的输出、还随附了设计计算文件、其中包含元件的确切值

e2e.ti.com/.../8V4_5F00_Buck_5F00_Converter.pdfe2e.ti.com/.../LM5146_5F00_quickstart_5F00_calculator_5F00_revB1-_2800_1_2900_.xlsm.zip

我们还尝试提供 9V 的外部 VCC、使用外部 VCC 时、发热回到 45°C 范围。 我们查看了 VCC 上消耗的电流、发现加热的 IC 会消耗 58mA、而不是加热的 IC 会消耗 5mA、因此我们非常确定 IC 内部的 LDO 是加热的。 我们还尝试了仅通过更改 Rt 电阻器来更改降压转换器的频率 、发现温度降至 69C、电流消耗降至 43mA、但仍然非常烫。

我们 通过 提供 27V 输入且输出无负载来运行所有这些测试。

我们还通过连接电阻负载并拉取 1.7A 来检查未发热的降压转换器实际上是否 正常工作、然后该转换器是否正常工作。

我们通过 DMM 目视检查了元件、发现没有问题或焊接不良。

那么、为什么 2 个完全相同的设计、完全相同的元件和完全相同的输入在散热方面表现如此不同呢?  这不仅限于一个 PCB、我们有多个 PCB 都存在此问题、一些 IC 发热、有些 IC 发热、还有一些 IC 发热、并且所有这些 IC 中没有特定 IC 会加热的模式。

我们还尝试了焊接修复、以防 DAP 焊接出现问题、这也无益。

波形

加热 IC:

你(们)好

LO

软件

非发热 IC

你(们)好

LO

软件

请告诉我们问题可能是什么、设计或元件中是否存在根本问题、还是完全存在其他问题。

谢谢!

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    SW 波形看起来有点不寻常、非常四舍五入、不像预期那样方形。 范围是否有 BW 限制?

    检查电路板上的 FET、因为 VCC 电流与每个 FET 的栅极驱动相关(对于每个 FET、IVCC = Qg * FSW)。

    此致、

    Tim

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    IC 中的加热 MOSFET 和 IC 中的不加热 MOSFET 相同。

    示波器上没有带宽限制。 这里、我再次获取了加热 IC 的波形

    我还注意到、IC 中加热的 LO 波形是 连续的

    因为 它在 IC 中是不连续的、而不是发热

    SW 波形也一样、加热 IC

    非加热 IC 的 SW 波形

    我们使用的 MOSFET 似乎具有非常高的 Qg (30nC)、如果我应用您的公式、则是每个 MOSFET 30mA、看起来非常高、但为什么一个 IC 加热、而另一个 MOSFET 没有空载?

    这些事情能成为线索吗?

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    如果一个电路板行为错误、则可能是焊接或元件问题。 建议构建第三个原型、因为这可能是一次性的情况。

    您可以绘制在预期占空比下以 CCM 恒定频率运行的 SW 节点图、这样我们可以验证开关性能吗? 第三个图中的占空比看起来极低、高侧 FET 不应该导通更长时间吗?

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    实际上有 3 个电路板 、每个电路板上有 3 个降压转换器。 在每个电路板上的这 3 个降压转换器中、有些降压转换器发热、有些降压转换器不发热。

    关于 SW 波形、您看到的波形是缩小图、因此我认为该图显示了 DCM 模式
    如果我放大、该图如下所示:

    不加热的 IC 可能在空载时处于 DCM 模式、而加热的 IC 则处于 CCM 模式、这是由于电路中线路上存在一些泄漏、所以不加热?  这可能是事实吗? IC 从 DCM 模式切换到 CCM 模式的阈值是多少?

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    SW 节点看起来抖动很大 — 设计是否稳定?

    尝试在 FPWM 模式下运行、以避免 DCM(轻负载下的二极管仿真模式)。

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    如何确定设计是否稳定? 我已经上传了原始答案中的设计计算 Excel 文件、 您能检查吗?

    如果我拉取很小的 8mA 电流、它将进入 FPWM 模式、非加热 IC 也开始加热。

    但我想知道设计是否不稳定、是否存在 SW 抖动、我们确实需要将其修复。

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    您好、vidit、

    只需查看快速入门计算器、MOSFET 的电容非常适合开关 1MHz。 尝试使用较低的 Qg FET、尤其是对于高侧 FET、或考虑将 Fsw 降低至 400kHz。 请注意、从 VCC 驱动每个 FET 的直流电流为 Qg * Fsw。 对于此 Diodes Inc.、如果 Vgs = 7.5V 时 Qg = 25nC FET、那么 VCC 电流为 2 x 1MHz = 50mA(当该电流从 VIN 获取时、IC 耗散非常高...也正好处于典型 VCC 电流限值)。

    PS:在此输入电压范围内、转换器(具有集成 FET)更容易实现 8A 电流、例如 LM70880-Q1 80V/8A 转换器。

    此致、

    Tim