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[参考译文] LM5122:如果升至 100V、SW 输入引脚裕度似乎太紧

Guru**** 2560390 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5122

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/1571546/lm5122-sw-input-pin-margin-seems-too-tight-if-boosting-to-100v

器件型号:LM5122


工具/软件:

我目前有一个采用一对 LM5122 的 1500W 升压设计。 将从 48V 标称输入升至 100V 输出。  

一般来说、我的工作效果很好、但偶尔我会看到一个失败、到目前为止很难缩小范围。 发生故障时、我通常会丢失所有 FET(高侧和低侧)以及 LM5122 IC。 我不确定哪一个首先失败、但我开始怀疑问题是否与 SW 引脚有关。 我看到该引脚上的绝对最大值为 105V(以 AGND 为基准)。 数据表显示该器件旨在升压至 100V、但为了舒适起见、裕量似乎非常接近。  

我在高侧 FET 之后(在大容量电容下)获得了非常稳定的 99-100V 输出、但在 SW 引脚上看到高于 100V。  

对于确保在升至 100V 时 SW 引脚显示的电压不超过 105V、您是否有任何建议? 还是应该在需要 100V OUT 时真正避免使用该器件?

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    您好 Brian、

    感谢您使用 E2E。

    您能分享一下原理图吗?

    您是否在设计中使用了我们推荐的快速入门计算器? LM5122-BOOST-CALC 计算工具|德州仪器 TI.com

    此致、

    Johannes

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    以下是我的原理图、主设备和从设备配置中的一些片段。 我当前使用的是 30uH 电感器、且饱和电流额定值较大。

    是的、我们最初使用了设计工具。 该设计基于这些计算结果。  

    我们以相当低的频率 (140kHz) 运行以减少低侧 FET 中的航向、但纹波电流不应失控。  

    我感谢你的想法!  

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    您好、Brian、

    感谢您的说明和原理图。
    我在原理图结构中没有看到任何问题。
    主要问题就像您已经指出的那样:SW 的绝对最大额定值为 105V、而典型 SW 上升至 100V。
    这意味着任何超过 5%的过冲都有损坏器件的风险。

    遗憾的是、我们的产品系列中没有任何其他可支持更高开关节点电压的同步升压控制器。 然后、下一个理想选择是将整个拓扑切换到更适合 1.5kW 额定功率的系统。

    现在、您是否可以对 SW 电压进行波形测量?
    如果过冲仍然非常小、或者可以通过缓冲器 或更高的栅极电阻器进一步减少、应用可能仍然可行、但一般来说、由于绝对最大限值的裕度太小、器件损坏的风险仍然很高。

    此致、
    Niklas

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    下面是将电压降至 93V 后的示波器捕获内容、以继续测试。 这是通过 AGND 和 SW 网平面上的差分探头捕获的(我不容易直接在引脚处得到,因此可能会看到略有不同)。  

    示波器探头为 x50、因此您需要将值乘以 5 倍才能获得真实电压。 我没有注意到@这个电压有任何/太多的过冲。 我确实看到了 GND 侧的偏移、如果它是实数、则不是正数、但根据振幅 (18.4V x 5 = 92V)、它看起来确实是实数。 否则、我会看到输出端的电压略小(这意味着如果总摆幅为 17Vpp、则输出端的电压仅为~85V)。

    SW 引脚上是否可以施加任何保护措施来提供帮助? 示例 小串联电阻等?

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    您好、Brian、

    感谢波形。
    我同意您的看法、在此测量中似乎没有过冲。
    GND 偏移相当令人困惑。  我认为 GND 偏移为~10V 相当异常、因此我预计这是一个测量伪影、而不是实际的引脚电压。

    关于保护电路、不建议串联电阻。
    它需要一个钳位电路来防止任何高于 105V 的电压。

    最好的解决方案是使用额定电压为 120V 或更高的外部驱动器。 这些外部驱动器从 LM5122 器件获取 LO 和 HO 信号、不再存在器件绝对最大额定值问题、因为 SW 电压直接馈送到外部驱动器。
    这将增加元件数量并且需要更改布局、但可以通过这种方式保持高效率。

    此致、
    Niklas

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    谢谢、Niklas、  

    您是否有任何示例原理图或示例器件型号可供查找、以查找您提到的外部驱动器? 如果我们决定必须有 100V 升压、这可能是一条很好的发展道路。 目前、我正在使用 93V 的轻微升压电压进行测试、以查看问题是否消失(尝试确认故障与 SW 引脚有关)。  

    您指的是外部栅极驱动器 IC 吗?

    再次感谢!

    -布赖恩  

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    您好、Brian、

    我在内部检查了参考设计、但没有找到适用于该情况的合适匹配项。
    问题是、我不是外部驱动程序的专家。
    我们在 TI 产品系列中提供了其中的几款产品。 例如、以下示例 可能非常适合:
    https://www.ti.com/product/UCC27282

    为了实现、LM5122 控制器的 SW 引脚短接至 GND。 UCC 驱动器的电源可以来自外部电压或直接来自 LM5122 VCC。

    我可以提议在原理图的第一个修订版发布后检查设计。
    如果对最合适的 UCC 器件有任何问题、您可以并行打开新的 e2e 主题、以便获取有关该领域的专家的反馈。

    此致、
    Niklas