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[参考译文] TPS61094EVM-066:测得的输出纹波大于理论计算值

Guru**** 2460850 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61094

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/1546276/tps61094evm-066-the-measured-output-ripple-is-larger-than-theoretical-calculated-value

器件型号:TPS61094EVM-066
主题:TPS61094 中讨论的其他器件

工具/软件:

尊敬的专家:

使用 TPS61094 EVM 运行数据表中图 8-2 的测试时、Vout、纹波的理论值与测量结果不匹配 (TPS61094 具有超级电容器管理功能的 60nA 静态电流升压转换器数据表(修订版 C))。

测试条件将 Vout 和 Vin 设置为不变、通过调整电子负载来增大 Iout、并从不同的负载情况获得 Vout、ripple。

测量设置如下所示:

Vout、ripple 公式推导基准源是 升压转换器功率级的基本计算(修订版 D)

测量结果如下:

如何解释测量结果与理论 Vout、ripple 值之间的偏差、尤其是当 Iout 增加时?

另一方面、EVM 中 ΔVout 的 Cout 在自振荡点运行、其中 fsw 约为 TPS61094 中的 1MHz、因此现在应将 Cout 视为具有 ESR 大小的纯 R、C 上不会有 Δ R、ESR 只有 ΔVout Ω、然后偏差会增大。

期待您的答复。

此致、

Ethan

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    尊敬的 Ethan:

    主要偏差来自标记的电容和有效电容之间的差异。  

    考虑到 直流偏置和交流纹波的电容损耗、总有效输出电容还剩下 50%左右、即 33μF、而不是 66μF 

    关于 自振荡点、尽管靠近 1MHz、但它仍然大于 1MHz、并且电容器模型仍然在那里。

    此致

    Lei

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    嗨、Lei

    感谢您的快速响应! 我同意您对%μ F 电容损耗的看法(在直流和低频下运行时)。 但当涉及到 fsw 频率(恰好接近或接近电容器的自振荡点)时、电抗相当小、因为 ESL 和电容器消除了彼此对电抗的影响、但它仍可被视为 Z=ESR-j/WC'的电容器模型 C'、等效电容值 C'比原始值 33uF(当电容器处于+freq 振荡值时、电容器现在为+freq)大得多。


    因此、我认为、当电容在接近自振频率的情况下工作时、由于等效电容值较大、电容导致的 Vout、纹波很小、偏差仍然存在。 我认为、选择接近转换器开关频率的输出电容自振频率是一个不错的设计选择、因为交流阻抗非常小。

    请多多包涵、感谢大家抽出宝贵时间观看。

    此致

    Ethan

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    尊敬的 Ethan:

    下面是我的理解以供您参考。

    在所有频率范围中、电容都可以建模为电容+电阻器+电感器。

    因此、即使在 自振荡点、对于输出电容器、其电容仍然存在。 电容上仍会有充放电电流、电容引起的纹波也是如此。  

    此致

    Lei

     

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    嗨、Lei、

    再次感谢您的答复。

    这是我对这个问题的理解。

    当然、流经电容的电流会引起充电和放电纹波、纹波相位 c 90°比电流滞后-Vripple、c=I (t)/JWC。 但电流也流过串行寄生电感器并导致纹波 L、即 90°在电流相位前-- Vripple、L=I (t)*jwL。 由于 180°相移、输出纹波 Vout、ripple = Vripple、c+Vripple、L+Vripple、R、Vripple、c 和 Vripple、L 会相互抵消、当自振荡频率下、只有 Vripple、R 留在公式中。

    感谢您的支持!

    此致、

    Ethan

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    尊敬的 Ethan:

    让我稍后检查一下并回复您。

    此致

    Lei

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    尊敬的 Ethan:

    感谢您的信息。

    我完全同意你! 您的计算似乎是我们非常熟悉的计算。 嗯、即使开关频率与 自振频率正确、实际的 Vout 纹波也应该大得多。 让我试着找出哪里是“错的“。 这是一个有趣的问题Grinning。  

    此致

    Lei

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    嗨、Lei、

    很高兴您发现这个主题很有趣。 期待您的回复!

    此致、

    Ethan

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    尊敬的 Ethan:

    我们将在下周初进一步讨论。

    此致

    Lei

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    尊敬的 Ethan:

    虽然我还没有详细的解释、但这里有一些评论可供您参考。

    对于电容器的 C + R + L 模型、如果驱动电源是纯正弦或余弦信号、其频率是  L 和 C 的自振频率、那么正如您所说的、电容器上的总电压将仅由 R (ESR) 产生。

    嗯、如果 驱动电源是 三角 信号、即使它的频率也是 L 和 C 的自振频率、除 自振频率之外仍会有其他频率的信号、因此电容器上的总电压将由 C + R + L 影响

    对于 Vout 纹波、最好在时域中进行分析。 总 Vout 纹波不是每个频率分量振幅的简单和。  

    如果您有任何其他想法、请告诉我。

    此致

    Lei  

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    嗨、Lei、

    完全同意您的意见。 我在之前的分析中未考虑较高谐波频率引起的影响。 我在 PSpice 中设置了等效输出节点电路、只需一个电流源来模拟流向输出端的电流、并联三个 C(内部模型,使用 3m Ω ESR 和 ESL 连接、以在 1MHz 处设置自振频率)、然后我运行瞬态仿真以获取 Vout 波形。

    当 i、input 是单频正弦波时、输出纹波的值基本上为 esr*i (p-p)、此时 C 可被视为纯电阻器。
    当 I、input 是一个三角波(这对于降压转换器是一个很好的近似值,但对于升压转换器,电流比三角波更复杂)时、由于这里引入了谐波频率、输出纹波比正弦波场景要大得多、现在阻抗主要由 ESL 决定、并且会出现尖峰(我认为这也是 ESL 引起的)。

    感谢您的支持! 感谢您参加对这个琐碎问题的讨论。

    此致、

    Ethan

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    尊敬的 Ethan:

    欢迎! 感谢您提供了仿真结果。

    我很高兴,我们可以把这个有趣的问题一起清楚Grinning

    此致

    Lei