[参考译文] LM5148-Q1：内部稳压器故障

您好、Tim：

感谢您回复我。

我有一个测试板、其中包含一个 LM5148 和所有支持元件、这使得我能够更改电压、工作频率和配置。 将其设置为在 12V 工作电压下运行、并且 VIN 介于大约 25 和 60V 之间、并且将外部 5V 稳压器连接到 VCCX 时、它可以正常工作。 我的工作台电源的最小电流消耗仅为 28mA。 在该工作点、输出端没有负载、并且 FET 间歇性导通以维持输出电压、即 12V +/-几 mV、如所连接电子负载上的显示屏所示。

如果我施加负载、一切都正常、设计限值最高可达 7A。 接下来、断开外部 5V 稳压器、并通过零欧姆电阻器将 VCCX 引脚接地。 此时、LM5148 停止工作。 电流消耗为零 A。我起初认为这可能是在空载条件下启动的结果、因此我尝试了在启动之前应用各种负载、但这没有什么区别。

它的作用就好像内部监管机构发生了故障、但我并不相信这一点。 我在多个器件上都看到了同样的行为。

您好、Tim：

我不确定你所说的 DAP 是什么意思--数据表中没有这个名称的引脚。 问题确实发生在较低的 VIN 处--我在 28V 时进行了测试、然后就发生了。 即使在 28V 和 28mA 下、750mW 的功率对于小尺寸封装来说绰绰有余。 散热焊盘连接到 GND、但没有散热过孔。 在测试期间、电源为空载、因此所有这些电流都将流经封装。 是否有任何会导致其如此高的设置？ 此外、它可能是热关断、但如果是、似乎会发生得非常快。 当我在没有外部 VCCX 的情况下给它供电时、我甚至不会得到输出电压的抖动--它只是在几百 mV 的频率下稳定下来。 顺便说一下、这些测试都是使用我的测试板进行的、我的测试板上除了一个 LM5148 和配套元件之外没有其他器件。 如果您想让我用该板进行其他测试、我很高兴这样做。

我想您至少部分解决了我的问题。 我将使用外部 VCCX 电源进行进一步测试。 我不太相信、在栅极驱动器投入运行之前、该器件会以瓦特或更高的基线功耗提供可靠的性能。 但是,如果你有任何其他的见解,我很好奇。

此致、

Brent

是的、DAP 已连接。 我无法在当前的测试板上测量 Vin 电流、但我只是重新设计了、将其恢复并准备好在大约 10 天内进行测试。 我放置了一根跳线、以便直接测量 Vin 电流。 我将与结果保持联系。 同时、这是一个 zip 文件、其中包含 TIe2e.ti.com/.../LM5148_5F00_Design.zip Designer 的计算结果以及展示了我的两个设计的原理图工作表。 值得注意的是、即使没有 VCCX 电源、5V 版本似乎也能正常工作。 如您所见、除了无源值外、两种设计是相同的。

很抱歉段落中间的文件链接。 似乎没有一个文件上传按钮,所以我拖放,这似乎是有效的。

谢谢 — 还发送完整的快速入门计算器文件。

在哪里可以找到该文件？ 我使用了 TI 的在线电源设计器设计了电源。

我下载了文件、但在填写文件时遇到问题。 它要求输入密码、然后锁定。 我不得不杀死这个过程。 在任何情况下、这与我用于原始设计的在线电源设计器工具有何不同？

谢谢 Tim、

一会儿我会把它填写出来。 但是、仅供参考、我不使用 Microsoft Office、而是使用 LibreOffice、我下载的电子表格的前一个版本是有问题的。

同时、很明显、LM5148 并不是一个简单的线性电路、所以我没有信心电子表格会有用——这里至少有一个处理器或逻辑电路在处理初始化。 这使得无法弄清发生了什么。 该器件在什么情况下根本无法启动？ 即使 VCCX 接地、内部线性电源在什么条件下也会被禁用？ 是否可以运行任何诊断程序来确定部件是否运行正常？ 设置各种配置选项的电阻器值的容差是多少、因为某些配置不是标准值？ 初始化步骤的时间是多少？ 您可以为我提供一份包含此类信息的应用手册、这将非常有用。 否则我会盲目飞行。

谢谢您、

Brent

Brent、

这是一款模拟降压控制器 IC — 请参阅 LM5148-Q1 数据表。

您是否使用 FET 计算了预期的 VCC 电流？ 请发送一个 scheamtic。

此致、

Tim

大家好、Tim、我之前发送了一个原理图、但我将重新发送我最新测试 PCB 的原理图。 我预计这些将于下周由星期一送达。 我已经使用 FET 计算了预期的 VCC 电流。 大约是 70 –80mA、我目前没有精确的计算。 我意识到输入电压下的内部 LDO 电压过高、因此我确实计划使用外部电源。 关于串联电阻的注意事项是我想做的一项测试、想看看能否在低成本、宽电压范围的小型 LDO 中降低散热、但这与我目前遇到的问题无关、可以忽略。

请注意、我遇到的是 LM5148 在目前尚不清楚的情况下根本无法启动。 FET 电流与它无关、因为我在没有负载或非常轻负载的条件下进行测试。 该器件在脉冲跳跃模式下运行、平均 FET 电流可能低于 1 毫安。 我相信您说这是模拟信号、但数据表非常清楚地表明它不是线性的。 它不能是在启动时对电阻值进行采样、然后在以后使用该信息更改操作。 这就是我需要理解的部分。

此致、
Brent

e2e.ti.com/.../3443.schematic.pdf

谢谢 Tim、

我尝试了其中的一些。 不过、我不想更换 FET、因为这两款都是高电流电源 (5V 时为 10.6A、12V 时为 7A)、而且我担心热量问题、因为该盒中充满了以 40A 运行的电机控制 FET。

我预计这个周末会有一些新的测试板、我将进行进一步的检查。 检查原理图时的想法。 我现在将问题保留为未决状态、并返回我找到的内容报告。

Brent

谢谢、Brent。

您好、Tim：

我组装了一个新的测试板、其中设置了以下元件：展频、无二极管仿真、内部补偿、12V 输出电压和 300kHz。 电路板启动起来似乎很顺利、在 12V 且没有负载的情况下输出稳定。 但是、电流消耗为 134mA。 更有趣的是、该器件根据 1mA 的电流消耗加电、但大约 1 秒后、功率激增至 134mA 同时、FET 和电感器会发热。

我尝试了几个方法：关闭展频、将频率降低到 200kHz、最后打开二极管仿真。 只有后者有任何区别。 启用二极管仿真后、一切都运行冷却、空载时的电流消耗 小于 1mA。 但是、该器件仍然无法正常工作。 它在输出电流极低（小于 2A）时关闭。 更改感测电阻值只会产生细微差异、从 5 毫欧时的约 1.5A 变为零时的 1.8A（电阻器位置为实心铜分流器）。 我的另一个 12V 工作电源在 5 毫欧时满足 7A 规格、否则设置相同。

我最后尝试使用电子表格推荐的值从内部补偿更改为外部补偿。 它没有什么区别--空载电压实际上不太稳定、电源在 1.8A 时仍然关闭。

我到目前为止的结论是、这是一个令人难以置信的令人沮丧的工作。 我构建了大约 15 个、其中只有 5 个在任何输出 V 下工作、2 个在 12V 下工作、1 个在 12V、7A 下工作。 我在我的绳子的尽头,准备设计它。 有任何最终建议吗？

Brent

您好、Tim：

为了跟进我上次的答复、我今天上午决定再做一次测试。 在返修设备上进行了一些温度测试后、我从测试板上拆下了 5148、目的是在手动组装时查看器件上可以加热的程度。 知道这一点后、我将器件贴附到散热焊盘上、小心地施加刚好足够的热量来回流焊锡膏在散热焊盘下方。 之前、我为针对手工焊接进行了优化的器件创建了新的封装。 然后、我小心地在焊盘上涂抹焊料、以确保焊料流入可湿性侧面。

这一次它的工作。 我能够在二极管仿真模式和非二极管仿真模式下运行该器件、静态电流约为一毫安、可以一直达到 7A 的设计限值。

我的结论是、与我曾合作过的其他人相比、这部分相当脆弱。 当器件必须经历处理不当以及在手工或台式回流炉焊接过程中焊接温度低于严格控制的情况时、这在开发工作中尤为明显。 这无助于实现 QFN 封装、这种封装很难手动焊接和返工。 我尽量避免使用 QFN、我想我会加倍努力。 真是一种痛苦。

无论如何、非常感谢您的帮助。 我认为这可以解决我的问题。 我继续使用新一代低 Rdson PFET 和 FERD 作为反激式二极管、设计一个基于 LM5085 的电源作为备用电源。 我们将了解这是否能够处理热量、我将根据测试决定采用哪种设计。

此致、

Brent