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[参考译文] TPS54260-Q1:Vin 等于 Vout

Guru**** 2465890 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/1548843/tps54260-q1-vin-equals-to-vout

器件型号:TPS54260-Q1


工具/软件:

您好团队:

我设计了使用反馈电阻器的 5V 输出电压、输出电流为 150mA 至 400mA。

我已将 EN 引脚保持悬空、以便在电压较低时导通器件。

假设我长时间施加 5V 输入、输出电压也将接近 5V、因为器件以 100%占空比运行 、直到 BOOT - PH 降至 2.1V 以下

1. 我们能否确定 BOOT 电容器的放电速率以确定在  BOOT - PH 降至 2.1V 以下之前 5V 保持恒定的时间?

2.当 BOOT - PH 降至 2.1V 时、MOSFET 将关断、输出电容器开始放电;当为 5V-2.1V 至 2.9V 时、BOOT - PH 上升且输出上升至 5V、因此 BOOT - PH 也上升至接近 5V。 如果输入电压恒定为 5V、此操作会一直重复。 我的理解是否正确? (请参阅下图,如果我错了,请进行更正)

谢谢您、

  • 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。

    你好、Vishwas

     我们能否确定 启动电容器的放电速率、以确定在启动之前 5V 电压保持恒定的时长 — PH 降至 2.1V 以下?

    是的维什瓦,你可以通过实验来确定它。

    当 BOOT - PH 降至 2.1V 时、MOSFET 将关断、输出电容器开始放电、当电压为 5V-2.1V = 2.9V 时、BOOT -PH 上升、输出上升至 5V、因此 BOOT - PH 也上升至接近 5V。 如果输入电压恒定为 5V、此操作会一直重复。 我的理解是否正确? (请参阅下图并在我错了时进行更正)

    当触发 BOOT UVLO 时、器件会关断顶部 FET、BST 电容器开始通过电感器电流充电、但 Vout 必须降至低于某个电平、以便 BST 电容器充电至高于 BST UVLO 上升阈值。 这个问题在较轻的负载下尤其明显、因为在正常运行期间没有足够的电感电流来为 BST 电容器充电。 在导通顶部 FET 时、每个周期 BST 电容器的放电比关断期间充电的放电更多。 因此、它最终会达到 UVLO。

    谢谢你

    此致

    Onkar Bhakare  

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    您好、Onkar、

    在第二点、我知道 Vout 应降至低于、以便 BST 电容器充电至高于 BST UVLO 上升电压。

    假设输出电流是 150mA 到 400mA。 那么、输出电压是否会降至 2.9V (5V-2.1V)、如下图所示?

    您能否分享以下数据:当输出设置为 5V 并施加 5V 输入时、输出电压的行为如何?  

    此外、我是否可以知道轻负载意味着多大的电流?

    谢谢您、

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    你好、Vishwas


    您能否分享数据:当输出设置为 5V 并且施加 5V 输入时、输出电压的行为如何?  [/报价]

    我们没有 5Vout 和 5Vin 的数据。 但是、在 Vin 稍高时、行为相似、您可以参考以下应用手册。 其中讨论了您正在参考的 使用 TPS54240 和 TPS54260 改善低压降运行的方法(修订版 A)的类似行为

    谢谢你

    此致

    Onkar Bhakare

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    您好、Onkar、

    本应用手册讨论了轻负载条件 (DCM) 期间的更多内容。 在 CCM(电感器电流不为零)期间、当 MOSFET 关断时、电感器电流会将 PH 引脚拉至 GND、以便自举电容器在 CCM 模式期间进行充电、Vout 将始终等于 Vin?

    谢谢您、

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    你好、Vishwas

    是的、您的理解是正确的。 在连续导通模式 (CCM) 期间、您不会遇到此问题。 在 5V 输入电压下、当电感器电流在关断期间将 SW 节点拉至低电平时、有足够的电压为自举电容器充电。 此外、自举电容器以开关频率刷新

    这会出现问题、尤其是在 ECO 模式运行期间、开关频率会根据负载条件显著降低。 在 CCM 下、由于电感器电流永远不会达到零、因此 SW 节点在 SW 关断期间始终被拉至低电平、从而确保自举电容器定期充电。

    谢谢你

    此致

    Onkar Bhakare   

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    您好、Onkar、

    当 Vin 等于 Vout 并在 CCM 模式下工作时、自举电容器如何以开关频率刷新、因为当 Vin 等于 Vout 时、它以 100%占空比工作、开关导通时间会更长?

    谢谢您、

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    你好、Vishwas、

    我之前讨论的情况是指器件何时在其设定频率下运行。 正如您正确指出的、在压降运行中、高侧 FET 只有在触发自举 UVLO 时才会关断。 触发 BST UVLO 后、器件会关断 HS FET、电感器电流会将 SW 节点拉至低电平、从而为自举电容器充电。

    下面我们来分析一下应用中的最小电流情况 (140mA):

    为 BST 电容器充电 1V 所需的能量:

    • 假设使用 100nF BST 电容器
    • Ebst = 1/NJ×V²= 50 2 × C

    存储在 33μH 电感器中的能量:

    • 1/ 2 × L×I²=×μ V 33μH×(140mA)²= 323nJ

    但需要注意的是、电感器中存储的能量也必须为负载供电、因此并非所有能量都可用于为 BST 电容器充电。

    现在我们来计算在顶部 FET 再次导通之前电感器必须支持负载的时长:

    • 要将 BST 电容器充电 1V、可通过以下公式来计算所需时间:
    • DT = C * dV/I
    • DT = 100nF * 1/0.14A = 715ns

    在此期间提供给负载的能量为:

    • = Vout * Iout * dt
    • = 5 * 0.14 * 715ns
    • = 500nJ


    根据这些计算结果、可用能量可能不足以对自举电容器完全充电。 因此、在 BST 电容器能够充分充电之前、电感器电流看起来会变得不连续。  

    我将在 5V 输入下验证 EVM 上的此行为、并向您返回星期五的测试结果。

    谢谢你

    此致

    Onkar Bhakare

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    您好、Onkar、

    当然、请告诉我结果(当 Vin 远大于 Vout 时、希望 33uH 电感器足以将 140mA 保持在 CCM 模式)。

    此外、BST 电容器的充电电压应至少为 2.1V、而不是您提到的 1V?

    谢谢您、

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    你好、Vishwas

    [引述 userid=“601704" url="“ url="~“~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1548843/tps54260-q1-vin-equals-to-vout/5966193

    此外、BST 电容器的充电电压应至少为 2.1V、而不是您提到的 1V?

    [/报价]

    我提到的 1V 电压位于 2.1V 之上。 当 BST UVLO 达到时、电平将为 2.1V、但为了 相对于 UVLO 具有最小裕度、我将 del_I 设置为 1V。

    我将在 EVM 上进行测试。 同时、我建议您在 PSpice for TI 上对其进行仿真。  

    谢谢你

    此致

    Onkar Bhakare

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    你好、Vishwas


    我在 EVM 上测试了这种行为、   

    检查以下波形。

    Vin = 5.28V、Vo = 5.20V、Io = 140mA

    VIN = 5.27V、Vo = 4.6V、Io = 140mA

    Vin = 5V、Vo = 4.26V、Io = 140mA

    在 EVM 上、它至少需要 170mA 电流才能脱离此行为

    Vin = 5V、Vout = 5V  

    简单的解决方案是假设应用允许虚拟负载为 50 –100mA。 或者、您可以按照 方法中所述、在 Vout 和 BST 引脚之间连接一个二极管、从而使用 TPS54240 和 TPS54260 改善低压降运行(修订版 A)

    希望这有所帮助

    谢谢你

    此致

    Onkar Bhakare  

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    您好、Onkar、

    感谢您的快速答复和见解。

    此致、

    Vishwas H R

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    谢谢 Vishwas

    很高兴它帮助了我们!