[参考译文] LM51772：5V 直流稳压器设计不起作用

您好：Mark、

如果不需要 I2C、则可以使用 LM51770、该软件应该更易于理解。 您可以在本应用手册中找到非常清晰的电流限制说明。 谢谢你。   在降压/升压转换器宽工作电压范围内的精密限流器

您好、Alicia、

首先,感谢一群快速响应！ 我是 Alex、我与 Mark 在同一团队（设备架构）合作。 下面是一个完整的故事的方式,我看到它:

1) LM51772 的选择与 LM51770 是由于非常严格的 PCB 空间限制。
2) 原理图捕获 是从 2025年6月23日 上的 Webench 工具完全复制的 （是的，我们确实比较了通过产品页面上的 Webench 链接生成的 Webench 原理图、并通过指定器件和参数独立于 Webench 工具本身）。
3) 我们在 10 月订购了 5 块电路板,为客户演示做准备,由于设计的其余部分已经过之前设计的验证,因此 5V 电路是唯一的“新“部件。
4) 我们上周收到了我们的电路板、遗憾的是 5V 电源根本不工作 — 我们确实立即发现的问题是电压分压器馈电使能引脚中的较低电阻值不正确。 截至今天 9 月 22 日、Webench 为该电阻生成了正确的值、但使用同一个令牌、此电路的其余部分生成的值略有不同。 Mark 从 6 月 23 日开始捕获所有数据、以此证明我们确实跟踪了您的 Webench 数据。
5) 我们修复了这个错误的使能电阻值和 5V 转换器现在开启,但立即开始振荡。

我们需要您的帮助和支持/建议、以便：

a) 我们手头的固定板（参见 Mark 发布的示意图）-我们绝对不能错过我们的演示日期。 棚节、迹线切口等正常、组件值也会发生变化 ( 我们需要您尽快帮助 )
b) 您对下一次重新设计电路板的建议和建议、我们需要将其作为 LM51772（可以等待几天）。

这是与业务相关的紧迫性、我们希望您能理解。

谢谢、
Alex
 

您好 Alex、

很抱歉、您在让设备正常工作时遇到问题。 您能帮我忙并使用快速入门计算器检查您的设计吗？您可以从此处下载该 计算器：LM51772-QuickStart -Calc 计算工具|德州仪器 TI.com

填充内容后、它会为我们提供电源设计的参数、并帮助我们调试您发现的问题。

此致、
Brigitte

尊敬的 Brigitte：

我填写了“LM51772_Buck-V1_2_0.xlsx"<xmt-block0>“ Boost_Quickstart_Tool_电子表格（最好内容）。 在哪里或如何上传？

标记

您好：Mark、

您应该能够直接上传到该主题并与我们共享链接。 谢谢你。

编号 事实证明、您的论坛不允许使用“xlsm"文件“文件。 我得先把它拉链起来。 如果提前知道、那将是很好的。

e2e.ti.com/.../LM51772_5F00_Buck_2D00_Boost_5F00_Quickstart_5F00_Tool_2D00_iPCB.zip

请注意、我们不使用由 Risns 电阻器定义的次级电流检测。

注意计算器数据。

由于 Webench Design 工具用于此设计、我已尝试“改造“此计算器中的参数、以更适合设计工具规格。

• 我已根据 Webench Design 工具最初指定的数据输入数据。 请参阅上面的 Webench 设计报告。
• 如果 Webench 工具指定的组件不可用、太高或太大等、我们使用 Webench BOM 功能进行替换、并根据需要调整数量。 请参阅上面生成的原理图。
  如果需要、我可以提供单独的物料清单。 LMK
  
  
• 工作规格 。 预期的设计规格
  开关频率是根据 Rt = 44.2K 通过 Rt 值计算得出的
  
  
• 滤波电感器 。 某些项目（如 Cdiff）是无法更改的计算条目。  请根据上面提供的原理图仔细查看该计算器中的值。
  对于 Cdiff、我们使用了 120pF。
  
  
• OCP、检测电阻、斜率比较器 。 值是默认值、“slope"因“因子除外。 我选择了“recommendation"（“（建议（建议）值 1。
  检测电阻 Rs 存在歧义、 因为 计算器原理图中未显示该“Rs"电“电阻器标签。 不清楚这应该是 RCS 还是 Risns (OUT) 电阻器。 由于我们不使用 Risns、因此输入了 Rcs 值。
  
  
• 输出和输入电容器  ESR 取自电容器数据表。
  
  
• 软启动时间、TSS 我输入了 3ms、仅是和近似值。
  
  
• 补偿设计 。 所需的交叉频率是基于建议值的近似值。
  
  
• 补偿器件 。 这些值是 Webench 值。
  
  
• 效率/功率损耗分析仪 。 我们使用 Webench 指定的 MOSFET。 使用了 4 种不同的 MOSFET。 它们是：
  Q1 = CSD18540Q5B
  Q2 = CSD18512Q5B
  Q3 = CSD13202Q2
  Q4 = CSD17573Q5B
  它们的值来自数据表。

请记住、此设计是经过构建和组装的、我们正在尝试调试现有的设计、而不是尝试设计新电路。

请尽快回复、因为这取决于时间！

您有任何更新吗?

您好、Mark、

很抱歉晚回复。

您是否可以首先从器件上移除负载以单独检查转换器？

将输出电容值输入计算器后、我观察到软启动电容对于建议的软启动时间来说太小。 请检查当您将软启动电容器增加到 47nF 或更高时、问题是否发生变化。

请同时检查输入和输出电压。 同时测量开关节点。

此致、
Brigitte

谢谢 Brigette、

我们无法移除负载。 输出连接到一个内部平面。

我会提供一个 47nF 来尝试。 具体来说、您指的是哪些节点？

您好、Mark、

请增大连接到 SS 引脚的电容器。

请测量 VIN、VOUT 以及 SW1 和 SW2。 通常、SW2 根本不应开关、因为输入远高于输出。

此致、
Brigitte

您好、Bridgette、

我设法将 CSS（以前为 33nF）替换为 47nF。
请参阅下面的 Vout 图像。

该周期从~3.6ms 增加到~5ms。  

然后、我尝试 将 CSS 增加到 100nF。 请参阅下面的。

周期再次增加至~11ms。 VOUT 仍然无法正常工作。

您让我验证 Vin、（Vout 高于图像）以及 SW1 和 SW2

VIN

输入电压~12.5V

SW1  
 
使用自动触发和单次触发捕获的图像。

SW2

SW2 是零星的。 所示为单触发器捕获。

不过我应该补充一点、那就是由该 5V 稳压器驱动的 0.95V 稳压器确实会在该 5V 足够高时进行调节。 请参阅下图。
黄色是 5V 输出电压、品红色是 0.95V 输出电压。

这至少应该表明 5Vout 未短路。

作为后续跟进。 我们注意到、在 LM51772 数据表第 4 页的 CDC 下、它说“如果禁用电流监测器、请将 CDC 接地“。 但是、设计工具已将此引脚接地至 40.2K 电阻器。 因此、我移除了该电阻器并在其位置安装了接地短路、以测试这是否是问题。 它未解决问题。

非常感谢您的及时答复。

您好、Mark、

您能否检查 VCC2 上的电压？

BTW、SW1 引脚是否连接到降压侧晶体管之间的 SW1？ 在原理图中、我可以看到一些未安装、但没有其他连接的阻抗。

此致、
Brigitte

尊敬的 Brigitte：

我测量到 VCC2、该值为 4.97V。  

是的。 该阻抗 (Z3) 是一个电路板蚀刻特性、而不是实际元件。 它是 0201 覆铜短接。 因此、它是 物料清单的 DNI。  SW1 已连接。

您好、Mark、

好的、感谢您提供的信息。 您能否测量 COMP 电压并在可能的情况下增加斜率补偿？

此致、
Brigitte

这是在 Ccomp (C162) 处测得的 Comp 电压。 C162 为 0.33uF。

您能建议一些值吗？

您好、Mark、

您可以检查 FB 引脚电压吗？ 我真的很困惑、为什么转换器在达到 5V 时完全关闭并在之后重新启动。

另一项测试是再次增大 SS、因为转换器上有大输出电容器。

您是否可以同时测量电感器电流和 2 个开关节点？

此致、
Brigitte

您好、Mark、

您是否也可以检查 EN/UVLO 引脚上的电压？

此致、
Brigitte

你（们）好

这是在 Rfbt (R142) 和 Rfbb (R140) 之间测得的 FB 引脚电压...

这是在 RENT (R148) 和 Renb (R149) 之间测得的 EN/UVLO 引脚电压。  
请注意、我为 Renb 安装了 38.3K。 即、它不再是 1.96K、如 该主题开头的原理图所示。

SS 电容器当前为 100nF。 我可以搜索 1uF 或该范围内的其他电容器吗？

我们无法直接测量电流。 但我可以显示 Rsns (R169) 两端的电压差。
黄色是在 Rsns 的 SW1 侧测量的、品红色是另一侧 (SW2)。
白色是 SW1 - SW2 的数学函数。 忽略该尖峰、差值电压为~1.1V。
我测得的 Rsns 为 0.6R。 因此电流将~1.83A

这里是 5V Vout、Css = 1.0uF

周期现在为 106ms。 VOUT 仍然无法正常工作。

是否有办法将其推广到可与我们实时合作（加拿大 EST）的 TI 支持部门？
现在,这是关键的工作,这 1 天的延迟之间的帖子是不工作.

您好、Mark、

很抱歉耽误时间、但这款器件的所有专家都在德国。 不过、您可以通过 TI.com 上提供的电话号码联系 TI 支持、并检查是否获得本地支持。

到目前为止、我忽略了一点。

您是否在 IC 的 VIN 引脚旁边连接了一个本地陶瓷电容器？ 否则、VIN 可能会在 VIN 引脚本地看到大量噪声、从而导致 VDET 触发。 因此、如果不需要 VDET、您应该通过将 CFG2 上的电阻器从 20.5k 更改为 8.3k 来禁用该器件。

您能否在非常靠近 IC VIN 和 PGND 引脚的位置测量 VIN 电压？

此外、我建议将 BIAS 连接到 GND、而不是那里只有一个电容器。

我也不理解的是在低于 2.5V 的输出上测量的噪声量。

BTW、检测电阻测量的电压只是共模噪声、因为那里的电压应该是三角形。 我们只能使用具有非常高共模抑制能力的探头来查看预期形状、因为信号随开关节点向上和向下移动。

此致、
Brigitte

您好、Mark、

VIN 引脚需要本地陶瓷电容器。 请先尝试。 在您的测量中、它仍然没有处于 VDET 电平、但可能接近您的 UVLO 电平。

我希望当地的 VIN 盖可以解决您的问题。

此致、
Brigitte

我尝试了另一个示波器来查看引脚 36 的 VIN。 这一个更清晰一些。

我将尝试确定如何 在此处添加...

您好、Mark、

可能在过孔处？ 这个 GND 是否靠近过孔？ 如果是、我会划伤阻焊剂。

此致、
Brigitte

下面是 5Vout 和另一个示波器的更清晰视图。 这可能有助于您识别噪声源/原因？

BTW 我移除了偏置电容器并安装了短路。
现在、我只是等待 8.35K 电阻器明天到达。

您好、Mark、

仍然不知道噪声的来源。 抱歉。 请在 VIN 上安装附加盖。

此致、
Brigitte

我在引脚 36 的 Vin 处添加了 1uF 陶瓷电容器。
我将 Rcfg2 更改为 8.35K
这是一张莫德的图片。

这是新 Cvin 上的 Vin。

这里是 5V 输出电压不变

您好、Mark、

感谢您分享更改。 我正在搜索导致器件定期重新启动的关断功能。 我可以看到、该器件未处于断续模式、但只要输出电压达到特定电平、它就会完全复位。 今天是德国的一个公共假日,我在街上,所以我今天不经常有空。

当您使用 8.35k Ω 进行上述测量时、我们可以排除 VDET。

我认为下一步是检查 VOUT 上的 OVP 是否生效。 有趣的是、OVP2 会显示这种类型的行为、但默认情况下为 55V。 您能否同时测量 VOUT 引脚和输出电压？

另一种可能性是热关断。 您能否检查器件是否会变得非常热？ 要小心,不要伤害你。 如果是这种情况、请检查您如何连接电源板。

那么逐周期电流限制可能会生效。 那么、可以将 CSA/CSB 上的滤波器更新到更高的 Tau。 您提到无法测量电流、这是否意味着您没有电流探头？ 可以从某个地方借用一个来调试您的设计。 对调试任何电源都非常有用。

另一种方法是使用高共模抑制有源探头来测量检测电阻上的电压、但这些探头成本高昂。

您可以查看电感器数据表吗？ 它是否可能在 CSA/CSB 上允许的最大电流下达到饱和状态（在本例中，1M Ω 电阻器处的电流应为 50A）。

此致、
Brigitte

尊敬的 Brigitte：

下面是两个 Vout 的图像。 在 TP18 处测量黄色、在引脚 18 处测量洋红色。

我只有一个用于监测电流的标准 DVM、限制为 10A。 我会看看我是否可以借一个。

相对于温度、我有一个温度探针、IC 测量值仅为~34°C。 当我首次开始调试此电路板时、我注意到电容器会变得非常热。 触摸到太热。 我甚至在这一主题的开头提到了它。 它们不再高温。 我的探头告诉我~32°C。 我不记得那是什么时候停止的,但我记得当时的 IC 不是很热。

电感器是 Coilcraft XAL7070-102MEC。 统计数据是：

祝您度过美好的一天！

再次感谢您。  

标记

提醒一下、这个 5V 电压 驱动 0.95V 电源。 请参阅下面的原理图。

这是一款 TI TPSM82816SIER 降压电源模块。

此 0.95V 正在 驱动 PCIe 开关 、其电流消耗将在 2A 和 3A 之间、具体取决于环境温度。

还有一点需要注意。 昨天、我向 5V 输出连接器添加了一个 3Ω 电阻负载、以查看 PS 是否可能负载过轻。 然而、这并没有任何改变。

标记

您好：Mark、

我刚刚查看了您在本主题第一部分分享的原理图。

我显示了标有 DNI 的元件 Z3。

您能否检查并确认此部件是否已组装或未更换为任何其他部件。

此致、

 Stefan

尊敬的 Stephan：

正如本主题前面提到的、Z3 不是真正的组件。 这是一个铜短接、直接刻在电路板上。  
它是连接的。

标记

您好：Mark、

很抱歉、如果我提出的问题已经过检查。 我只是再次通过整个线程,并尝试深入到这个问题。

我对上面的一个项目感到困惑、在该项目中、您测量了连接到 CSA/CSB 的电流检测电阻上的电压（我们将此 R_CS 称为与 R_ISNS 不同）= R169。

原理图和计算器工作表显示该值应为 1m Ω、但您表示测量值为 600m Ω。

您能再次仔细检查一下吗？ 600m Ω 的电阻会很远、如果该电阻器上的电压大于 50mV、器件将检测过流并复位。

测量高于此电阻的电压非常关键、需要一种设置来尽可能避免拾取噪声（短导线 — 尽可能短的接地环路，带有示波器接地线夹 (TIPP 和   接地筒方法/接地线夹绕着线夹受伤...)

您能再次检查一下吗？

器件斜升至 5V、然后复位：

-在达到 5V 电压时,是否有其他开关打开?

-从另一个示波器图,它看起来有一个 0.95V 电源产生,但这已经达到并稳定得更早。

此致、

 Stefan

您好、Stefan：

这是我的错误。 我 根据您的要求进行了重新测量、我的 DVM 和我的测量值为 0.1R。 抱歉

以下是在 Rsns 处测量的电压。 希望这能更简洁一些。 不幸的是,我的设置受到限制,无法正确实施尖端和桶方法。 这里、我将示波器探头 GND 夹连接到同一个 GND、并且非常靠近 Rsns。  
单个触发器。 数学光标显示了~840mV 增量。

您好：Mark、

因此、0.1 Ω 和 1m Ω 之间将存在很大的失配。 不确定您的 DVM 能够测量什么、但如果您确实使用 100m Ω 的检测电阻、则可能会触发过流。

另一方面、我预计检测电阻上会出现一个三角波形（代表电感器电流）。 另外、我不确定这是测量问题还是其他问题。

您是否可以将添加到上图中、还可以添加 SW2 作为额外通道、或者在可能的情况下提供使用 SW1 和 SW2 完全相同的示波器图。

此致、

 Stefan

您好、Stephan。 是的、您回答正确。 但是、由于这是我的 DVM 可以测量的限值、正如您提到的。
该 Rsns 器件为 Stackpole Electronics CSNL1206FT1L00、电阻 0.001 Ω 1% 1W 1206。

FYI 我有一个 2 通道范围 (200MHz) 和另一个 2 通道范围 (350MHz)。

我不清楚您要求我测量什么。  

您好：Mark、

进行与上述屏幕截图（昨天）相同的输入输出和负载配置。

然后探头 SW1 和 SW2 — 我想查看 SW1 和 SW2 的波形 — 这将提供在电感器上施加的电压信息，还提供电感器上的 di/dt 、以及电流检测电阻器上预期的电压 (dv/dt)。

请使用 350Mhz 范围（对于功率级，范围的分辨率至关重要-否则信息可以很容易地隐藏）。

此致、

 Stefan

以下是 SW1（黄色）和 SW2（青色）的屏幕截图

此示波器与上述示波器没有相同的数学函数 (CH1-CH2)。

您好：Mark、

仍然难以理解这里发生了什么。

您能否做/尝试其他事情：

-放大上方示波器图到 SW2 的下降沿,这样我们就可以看到 SW1 的~ 10 个开关周期（下降沿的 5 个左侧和 5 个右侧）

-由于设备在达到 5V 时似乎关闭（尝试将输出电压设置为较低的水平,例如 4.7V 或 4.5V）那么会发生什么?

当输出电压达到 5V 会消耗大量电流时、是否启用了任何功能？

此致、

 Stefan

很遗憾、似乎我刚刚用探头短接了此器件。 呃！

您好：Mark、

对我来说、升压侧似乎存在问题、因此 SW2 侧的 MOSFET 也存在。

我假设您会得到与 MOSFET 失配相关的击穿事件、因为高侧和低侧使用不同的类型。

遗憾的是、两者的封装不同、因此它们不能用相同类型的替换。

您能否测量升压侧高侧和低侧 MOSFET 的栅极信号死区时间。

此外、您可以已经放置栅极电阻器（遗憾的是，原理图/布局中似乎没有封装占位符）。

使用该功能、您还应该能够补偿（至少在一定程度上补偿 MOSFET 栅极电荷的失配，这可能导致死区时间违例和击穿）。

此致、

 Stefan

所以我损坏了我正在测试的电路板、我不得不等待更换的电路板到达、我希望这周。 然后、我必须重新做之前的元件更改。 现在是审查这些更改以确定它们是否可以“微调“的好时机。 即我认为将 CSS 保留为 1uF 是不好的。 如果有其他需要同时更改的信息、请查看和 LMK。 （COMP………）

恢复运行后、我将根据您的请求测量升压侧的高侧 MOSFET 栅极、稍后我会通知您。

由于没有放置栅极电阻器、因此是否有其他方法可以测试这些 MOSFET？ 您是否可以 对此进行仿真？

您好：Mark、

我同意 CSS 不需要 1uF。 会降低到 100nF

我查看了上面提供的快速入门计算表：

-原理图显示了 2 次 1000uF、但在快速入门中仅输入了 1000uF？

-补偿看起来不错。

有几个方面可以在原理图中进行优化、但需要更新布局：

-添加栅极电阻器

-为缓冲器添加占位符。

进行更新时、我建议在此处要求进行原理图和布局审查。 我们也可以在这里提供帮助。

此致、

 Stefan

您好、Stefan：

我将再次更换新的电路板。 为了 使原始设计符合 我们之前在该主题中所做的更改、我做了以下更改。
RCDC (R128)= 0Ω
Rcfg2 (R130)= 8.35K
Css (C157)= 0.1uF
Cbias (C159)= 0Ω
添加了 CVin = 0.1uF

以下是根据您的要求在 MOSFET 升压侧 (SW2) 进行的测量。

通道 1（黄色）取自 M3 栅极 (Q4-3) 和通道 2（品红色）M2 栅极 (Q3-4)。

我忘了提及 Ren (R149)= 38.3K

您好：Mark、

若要查看死区时间、您需要放大以查看一个信号在另一个信号上升之前下降之间的时间（因此在 10ns/div 范围内更长）。

当处于降压模式时、器件似乎会复位并重新启动。 因此、降压侧测量也可以看到 (Q6 和 Q5)。

回顾一下布局布线也是不错的选择、尤其是功率级和电流检测信号的布线。

此致、

 Stefan

很难在任何特定脉冲上触发。 因此我无法确定它们是哪个脉冲。 但这里有一个更放大的跑车。

我希望这能提供更多信息。 这是您期望看到的吗？
下一步... Q5 和 Q6