[参考译文] LM51231-Q1：LM51231-Q1 — 轻负载下的高电流消耗和其他问题

尊敬的 Moritz：

感谢您的快速答复。

您在输入端看到 115mA 吗？ 控制器本身不会消耗那么多的电流、但如果输出电容器存在一些漏电流、则控制器必须保持 Vout。 这会导致输入电流稍高一些。 您是否检查了 LM51231 在这种空载条件下是否正在跳过脉冲？ 还是连续开关？  [/报价]

我将编译 Excel、然后附加到此处。 是、我 在电源设备屏幕上看到 115mA、当我在不打开其他组件电源的情况下启用升压功能时。 在这种情况下、我将验证升压功能模式。

在升压转换器中、同样在其关闭时、始终有一条从 Vin 到 Vout 的路径。 调大器通过二极管（异步）或通过高侧 FET 的体二极管（同步）、就像在本例中一样。

想象一下 、从 Vin 到 Vout 的路径是高侧 FET 存在体二极管导致的

拥有栅极电阻器的占位符始终是一个不错的方案。 如果需要、它有助于减慢 FET 速度（EMI 或振铃原因）。 但是、效率将不会提高。

考虑到 LM51231 可以提供 3A 内的电流来引导 N 沟道 MOSFET、您能为我的例子推荐电阻器阻值吗？ 我想象一下 EMI 发射的重要性

它将不会运行。

为了避免开关、我已经了解 Vbias = 0V 可能是更佳的选择

[引述 userid=“205125" url="“ url="~“~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1596284/lm51231-q1-lm51231-q1---high-current-consumption-at-light-load-and-other-issues/6150243

BIAS 引脚的最小输入电压为 3.8V。  

只要辅助电源仍由 3.8V 或更多电压供电、VIN 就可以降至 0.8V。  

例如、可以从输出提供偏置。 但是、如果器件应该能够在这种情况下启动、则需要使用电荷泵。

此致

Moritz

[/报价]

我们的系统由电池供电、因此 Vin 可以下降至 3V。 因此、我将继续为 BIAS 引脚使用电荷泵。

另一个问题……Vout 可以用 dinamically 改变吗?

此致

[/quote]

您好 Angelo、

我想象一下 从 Vin 到 Vout 的路径是由于高侧 FET 的体二极管存在

是的。

考虑到 LM51231 可提供 3A 以内的电流用于引导 N 沟道 MOSFET、您能否为我的案例建议电阻值？ 我想象 EMI 发射的重要性

我建议使用 1-5 欧姆的值、不要超过 10 欧姆。

为了避免切换、我已经了解 Vbias=0V 可能是最佳方式

我足以将使能引脚拉至低电平。

另一个问题... Vout 是否可以用二次方式更改？

是的、可以动态调整 Vout。

此致

Moritz

e2e.ti.com/.../Boost_5F00_Converter_5F00_LM51231_5F00_Design.xlsx

尊敬的 Moritz、您可以找到随附 的请求的 Excel 文件。 假设该器件连接到升压输出 、有 6 个降压转换器 LM65645、每个转换器具有 50uF Cin。 因此、Vout Boost 和 GND 之间的总电容为 650uF。

你有所有你需要的 schematich 审查吗?

此致

您好 Angelo、  

高升压比是一项非常严格的要求。 尤其是对于这种功率级别。  

占空比必须约为 95%、这也高于器件的限值。

我建议考虑两级解决方案。  

此致

Moritz

尊敬的 Moritz、请考虑电路板通常会在 12V 或 18V 电压下供电。 3.7V Iw 将只是一个极值比、 我们认为 Vin 具有动态变化、因此当由 3.7V 电池供电时、Vout 将限制为 28V 或 32V。考虑到数据表、支持的最大占空比为 94%还是我错了？ 您是否也建议使用低开关频率？

对于该设计中的问题或错误、您还有其他建议吗？

考虑采用 2 级解决方案、您可以推荐使用 TI PN 来实现吗？ 由于存在电池、我们的系统需要高效的器件

此致

您好 Angelo、  

94%是 100kHz 的最大占空比。 对于 400kHz、请参阅数据表中的“抓斗“。  

当 Vin=12V 时、它可以正常工作。 但是、我建议使用较小的电感、以使电感器电流纹波处于 40-60%范围内。

考虑采用 2 级解决方案、您能建议 TI PN 来实现吗？ [/报价]

如果您正在寻找同步控制器解决方案、我推荐 LM5126A。 进行比较。 您可以将其用于单级解决方案（而不是 LM5123）或两级解决方案。

当它由 3.7V 电池供电时、Vout 将限制为 28V 或 32V

占空比仍然会非常高、但它可以正常工作。

此致

Moritz

[/quote]

亲爱的莫里茨提前感谢.

因此、通常情况  下、您建议在所有 Vin 范围介于 40%和 60%之间时控制电感器电流 RR、而不是减或更大。 我想问这一点、因为使用这个电感器、我们将在 2/3 Vinmax 下获得 40%的 精度作为整个 VIN 范围内的最大电感器电流 RR。  对吗？

另一个关于补偿网络的问题。它可以在设计中使用吗？  

如果您正在寻找同步控制器解决方案、我推荐 LM5126A。 进行比较。 您可以将其用于单级解决方案（而不是 LM5123）或两级解决方案。[/报价]

我看到了一些有关 LM5126A 的信息、我发现它在 100kHz 开关频率下支持 99.4%占空比。 哇哦。  与 LM51231 是否有任何其他重大差异？

您好 Angelo、  

对于如此宽的输入电压范围、不可能使纹波始终处于该范围内。 您应该针对典型输入电压来应对纹波。

关于补偿网络的另一个问题。它是否可以在设计中使用？  [/报价]

这并不是最佳选择、交叉点应该更早、因为 RHPZ 处于非常低的频率（由于高占空比）。 相位裕度应至少为 60 度。

我已经看到了关于 LM5126A 的一些信息、我已经看到它在 100kHz 开关频率下支持 99.4%的占空比。 [/报价]

是的、它可以实现非常高的占空比、但是、在这个功率级别下目标是 90%以上是不切实际的。 原因是、那么所有能量都必须在很短的时间内传输、从而导致峰值电流非常高。 RHPZ 将偏移到低频。  

LM5126A 基本上是 LM5123 的后继器件。 它具有额外的平均输入电流限制、具有一个 TRK 引脚、可利用外部电压或 PWM 信号动态设置输出电压。  

请查看此处的数据表： https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5126a-q1.pdf

此 IC 还有一个两相版本 (LM5125A)、可用于更高的功率级别。

此致

Moritz

[/quote]

尊敬的 Moritz：

好的、我将修改 补偿网络以优化 原理图。 0.4 或 0.3 kHz 是否是适合我的电路板的良好带宽？

考虑到 Pout MAX=110W 和一个级、您建议使用 LM5126 或 LM5125 吗？

考虑采用两级解决方案、是否可以集成具有 FET 的第二级来优化电路板面积？ 任何 PN 建议？

对于 Lm51231、是否可以使用由 HO 信号驱动的 2 个 MOSFET 高侧、以避免在器件 EN 关闭时通过体二极管让 Vin 导通？

此致  

您好 Angelo、  

对于 110W 下的典型 12Vin 至 50Vout、一级 Lm5126A 将适用。  

如果 Vin 减小到 3.7V、当输出电压和功率降低到 28V 至 30V 时、LM5126A 仍正常。 但是、IC 的辅助电源至少需要为 4.5V。  

使用 Lm51231 时、是否可以使用由 HO 信号驱动的 2 个 MOSFET 高侧、以避免在器件启用时通过体二极管使 Vin 导通？

可以使用背对背 MOSFET。

对于 2 级解决方案、例如、您可以使用 LM5157 等异步转换器作为第一级。  

此致

Moritz

我认为 2 级可能是最佳解决方案。 最坏的情况可能是 3、7->18V 和 18V->50V。 对于 Vin >18V 的情况、Lm5157 可在旁路模式下工作。

对于实际配置、 0.4 或 0.3 kHz 是否可以为我的电路板提供良好的带宽？

您好 Angelo、  

是的、0.3kHz 是一个很好的起点。

此致

Moritz

可以使用背对背 MOSFET、是的。

尊敬的 Moritz：

这种配置是否正确？ 高侧背对背、低侧单个 MOS。

另一个问题不是 SYNC 引脚。 考虑到电路板要求、我有 一个小型升压直流/直流转换器 、可在任何情况下为 Vbias 引脚提供 5V 电压。 我将需要 VH 快速重启功能、并有机会使用外部开关频率引脚。 此配置是否可以具有这两个特性？

您好 Angelo、  

关于背对背 MOSFET、我建议只为两个 FET 使用一个栅极电阻器。

那么、您的问题是、您是否可以应用外部时钟同时使用快速重启特性？  

此致

Moritz

尊敬的 Moritz：

好的

那么您的问题是您是否可以应用外部时钟并同时使用快速重启功能？  [/报价]

是和、如果无法实现、如何将引脚设置为使用外部同步

您好 Angelo、  

我需要与负责任的设计人员进行检查。 由于现在是假期、我想我可以在明年开始提供答案。  

我希望这对您来说还可以。  

此致

Moritz

好的 、Moritz、感谢您的深度修订、但如果我只能通过一个外部引脚（例如 MCU PWM 引脚）获得同步频率、我可以将该引脚直接连接到 MCU、或者我必须添加一个占位电阻或一个上拉/下拉电阻器？

仅用于 SYNC 功能

您好 Angelo、  

应该有一个下拉电阻器占位符。  

此外、您可以有一个上拉占位符、以防快速重启和时钟同步都起作用。

此致

Moritz

尊敬的 Moritz、我插入了一个用于上拉和下拉电阻器的占位符。 实际上只会安装上拉电阻器。

等我拿到板子了

此致

您好 Angelo、

专家已离职、请在 1 月 12 日之前回复。

此致、

Feng

亲爱的

好的、我将等待答复

此致

尊敬的 Moritz：

我们正在考虑开发单级和两级解决方案的想法。 我们正在考虑以下器件：LM5126A、Lm51251A 和 LMG 5126。  

解决方案 1 级

考虑一级解决方案、我们要评估这些均通过 I2C 控制的器件

• LM51251A
• LM51261A

阅读数据表,它似乎 Lm51251A 能够驱动 更大的功率和更高的效率,而 LM51261 使用（之前使用的 LM51231 的后继产品）可能会占用更少的 PCB 空间。 考虑 WDE Vin 和 Vout、我们发布了新规范：

• 3.7V <Vin<7V -> VoutMax=24V 且 VoutMax=24W
• 7V <Vin<12V ->  VoutMax=36V 且 VoutMax=60W
• 12V<Vin <18V  -> VoutMax=50V 且 VoutMax=85W  
• 18V<Vin <50V  -> VoutMax=55V、PoutMax=125W  
• IIN <= 8A

Lm51251 和 LM51261 的建议 Vin 为 45V、并具有开关 或旁路模式下的升压。 Vin=50V 时集成电路能够承受多长时间。 当 Vin >50V 时、我想象 Ic 将断开。

  还可以吗？

解决方案 2 阶段

考虑采用 2 级解决方案、我们要评估这些均通过 I2C 控制的器件

第一级  

• LM5122
• LM5171
• LMG51261

第一级 3.7V <Vin<50V Vout =18V（当 Vin>18V 时，它将在旁路模式下工作）。 优选器件是集成了 FET GaN 的 LMG51261。 我们从未使用过 GaN FET、因此我们会问 FET 驱动器是否有机会在第三象限进行电流传导（负载负方向上不需要的电流）

第二阶段-> LM51251A

新的输入/输出和电源  规格：

• 3.7V <Vin<7V -> VoutMax=50V 和 VoutMax=24W
• 7V <Vin<12V ->  VoutMax=55V、VoutMax=60W
• 12V<Vin <18V  -> VoutMax=50V 且 VoutMax=85W  
• 18V<Vin <50V  -> VoutMax=55V、PoutMax=125W  
• IIN <= 8A
• 在整个 Vin 和 Vout 范围内、两个升压转换器的占空比均小于 75%

这些解决方案能否正常工作？

您对第一个单相酶增强和第二个多相增强之间的链接有什么建议吗？

此致

您好 Angelo、  

阅读数据表,它似乎 Lm51251A 能够驱动 更大的功率和更高效的,而 LM51261 使用（之前使用的 LM51231 的后继产品）可以使用更少的 PCB 空间。 [/报价]

是的、Lm5125 使用 2 个交错相位、能够处理更大的功率。

建议的最大 两个器件的输入电压均为 42V。 我们不建议将其用于较高的输入电压。 它可以承受高达 50V 的电压、但是、此时的寿命会降低。 因此、最好限制最大值 输入电压至 42V。

规格是可以实现的。 但请记住、最小偏置电压为 4.5V。 当 Vin 降至 3.7V 时、您可能需要从外部为其供电

对于 2 级解决方案：  

对于 LMG5126、与上述相同的情况也适用（建议的最大输入电压为 42V）。 最小值 VIN 甚至更高 (6.5V)。 因此、如果器件应能够在 3.7V 的电压下启动、则您必须从外部提供偏置。 如果运行期间电压降至 3.7V、则不会出现问题、因为器件随后由输出端自行供电。  

我们从未使用过 GaN FET、因此我们会问 FET 驱动器是否有机会在第三象限进行电流传导（负载方向上不需要的电流）

不确定我是否理解正确。 如果高侧开关导通、它可以沿两个方向传导（与 MOSFET 类似）。 是的、当存在轻负载时、负电流是可能的、并且会在 FPWM 模式下发生。 但当开关断开时、不会有电流反向流动。  

新的输入/输出和电源  规范：

我想在所有条件下、Vin 为 18V、因为第一级提供了它。  

这些解决方案能否正常工作？

是的、这样可以正常工作。

您是否有关于第一个单相酶增强和第二个多相增强之间的链接的建议？

链接两个阶段意味着什么？

此致

Moritz

[/quote]

尊敬的 Moritz：

感谢您的答复。 现在、 我们正在根据我们的可靠性和性能要求评估出色器件、那么您是否可以推荐其他同步器件将输入电压设置为 50V？ 关于 LMG5126、您是否有评估板？ 是否可以购买来测试器件？

对于 LMG5126、同样适用（建议的最大输入电压为 42V）。 最小值 VIN 甚至更高 (6.5V)。 因此、如果器件应能够在 3.7V 的电压下启动、则您必须从外部提供偏置。 如果运行期间电压降至 3.7V、则不会出现问题、因为器件自行从输出端供电、然后

我们的系统是电池供电系统、因此它可以在低于 3.7V 的电压下启动 、但这是一种极端用例。 因此、我们使用的升压转换器可提供 7V Vbias、并且我们不会将 Vout 链接到 Vbias 以避免在 Vin 小于 3.7V 时启动时出现问题。

不确定我是否理解正确。 如果高侧开关导通、它可以沿两个方向传导（与 MOSFET 类似）。 是的、当存在轻负载时、负电流是可能的、并且会在 FPWM 模式下发生。 但当开关断开时、将没有电流沿负方向流动。

是 I 是指与开关断开时的电流流动（器件关闭或处于旁路模式）

链接两个阶段意味着什么？

 我是说正确设计第一级和第二级之间的连接。 例如、我假设第一级的 Cout 和第二级的 Cin 将被共享

此致

尊敬的 Moritz：  

感谢您的 答复。

您可以查看 LM5122： https://www.ti.com/product/LM5122

我们正在评估 LM5122 用于我们的新产品、但我们已经看到它是 在 10 多年前推出的。 此 IC 的寿命是多久？

没问题。 第一步必须能够支持第二个具有稳定 Vout 的输出电压 (We image 15-18V)、以及稳定的输出电流（也是以硬负载和快速负载阶跃的方式）。

此致

您好 Angelo、  

没有计划将此器件从市场上推出。 我们仍然将其推荐用于新设计。

此致

Moritz

例如、对于 2 级解决方案、您可以使用 LM5157 等异步转换器作为第一级解决方案。

尊敬的 Moritz、我们正在评估两步解决方案的解决方案。 异步升压 IC、以便在 Vin > Vout 时 Lm5156 或 LM5157 支持旁路？

考虑到 Rslope 和另一个外部补偿网络、LM5122 配置似乎非常困难

您好 Angelo、

Lm5156 或 LM5157 在 Vin > Vout 时支持旁路？

这些器件是异步的、当 Vin 高于 Vout 时、将直接停止开关。 所以 Vout 将为 Vin 减去二极管压降。

考虑 到 Rslope 和另一个外部补偿网络、LM5122 的配置似乎非常困难

您是否有具体问题？ 您可以使用我们的快速入门计算器： https://www.ti.com/tool/download/LM5122-BOOST-CALC 

此致

Moritz

尊敬的 Moritz、我们完成了两步设计。 最后、我们决定在两步升压设计中使用两个 Lm51231。

即 schematice2e.ti.com/.../Design-Boost-2-step.pdf

这是两个 Excel 计算器、一个用于 stepe2e.ti.com/.../LM51231_5F00_CX_5F00_Excel_5F00_Step-1.xlsx

e2e.ti.com/.../LM51231_5F00_CX_5F00_Excel_5F00_Step-2.xlsx

如果一切正常、您可以看看吗？ Iin 限制为 7、5A。因此、当输入电压为 3、7V 时、18V 时的最大 Pout 为 30W、而在 Vin 12V 时、18V 时的最大 Pout 为 96W

实际上、在一步设计中、我们可以看到在没有任何负载的情况下进行单次升压、从而实现很高的功耗。 与升压上我们有 1.2-1.3 W 功耗泰国是如此巨大.

我希望此设计能够避免这个问题。

此致

您好 Angelo、

我们将于一周结束后检查并回复您。

此致、

Johannes

尊敬的：

感谢您的答复。 我还有一个快速问题。 您能否确认 PGOOD 引脚也在旁路模式下由 IC 进行驱动和调节？ 在这种情况下、具有高电源正常引脚值的条件也应保持 Vout > Vuvth

此致

您好 Angelo、  

是的、PGOOD 引脚还将指示旁路运行。

我将检查您的原理图、直到明天。

此致

Moritz

感谢您发送编修。