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[参考译文] LM5118:LM5118 不稳定电压且 M2 MOSFET 熔断

Guru**** 2812925 points

Other Parts Discussed in Thread: LM5118, CSD17578Q3A, LM5176

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/1614305/lm5118-lm5118-unstable-voltage-and-blown-m2-mosfet

器件型号: LM5118
主题中讨论的其他器件: CSD17578Q3ALM5176

我使用的是 powerdesigner 提供的 LM5118 设计、出现了输出电压不稳定的问题(测试输入电压 12V)。  

当我连接它(空载且电流限制为 100mA) 时)时、电流约为 10 –20mA、输出电压波动在 3V –14V 左右、因此我尝试看看是否需要负载才能稳定、我向输出连接了 51k、并向由 LO 引脚驱动的 M2 (CSD17578Q3A) MOSFET 开始冒烟、电流消耗为 3A(可能受电源限制)、电压约为 2V。

与原理图唯一不同的是将 RFBT 从 8.66k 更改为 10k(因为我没有它)、因此输出应该~13.5V。  

我附上了 Powerdesigner 原理图和我自己的封装尺寸(目前未在寻找 EMI/EMC 指南,但可随时提出建议)。   


Webench Power Designer 设计: WBDesign3 (1).pdf 

我的原理图和布局:
lm5118 schematics.jpg
L_OUT 和 SYNC 仅连接到测试焊盘。

lm5118 layout.jpg
谢谢、此致、
Anze

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    尊敬的 Anze:

    感谢您使用 E2E 论坛。

    为了进行进一步调查、如果您可以提供包含以下信号的示波器图将会很好。

    -电感器的两侧 (HS / L_OUT)

    - COMP

    - VOUT

    VIN

    此致、

     Stefan

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    您好、Stefan:

    感谢您的答复。 随附示波器图 — 如果您需要更多信息,请咨询。
    只需注意 M2 现在已熔断、我可以根据需要进行替换。

    谢谢、此致、

    Anze

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    尊敬的 Anze:

    请检查您的输入电源 — 这似乎不稳定或无法提供所需的电流。

    此致、

     Stefan

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    这可能是因为 M2 对地短路(烧毁)。 我将其拆焊并绘制了新的图:
    请注意、没有负载。

    感谢您的帮助!

    此致、

    Anze

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    尊敬的 Anze:

    感谢您的更新。

    您能否提供一些更多示波器图:

    还探测 SS 信号(相同设置高于该设置并持续 10ms)

    放大上述示波器图 (10ms)、以看到 HS 上的~ 5-10 个脉冲。

    您是否还可以探测电感器电流?

    探测 CS/CSG 上的电压是另一种选择、但由于信号小和噪声高、这并不容易、并且需要良好的设置以及非常短的探头 GND 环路

    (

    尖端和接地筒:

    https://www.ti.com/seclit/ml/slup385/slup385.pdf

    幻灯片 28

    )

    此致、

     Stefan

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    您想让我通过保持移除 M2 或使用新 M2 来绘制这些图吗?

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    尊敬的 Anze:

    它应该在工作板上、以便更换 M2。

    上述测量是如何完成的?

    到目前为止、您测试了多少块电路板?

    此致、

     Stefan

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    一个电路板。
    第一批图是电路板上熔断的 M2 — 因此 L_OUT 短接至 GND。
    卸下 M2 的第二批产品。  
    我没有电流探针。

    现在使用替换 M2(电源电流限制为 100mA — 空载):



    ^^在较长的时间段内没有发生任何情况。

    是否怀疑 LM5118 熔断/有故障?

    原理图是否正常?

    谢谢、此致、

    Anze

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    大家好!

    我会使用速度慢得多的 MOSFET 进行启动、比如 EVM 电路板或/和栅极电阻器中使用的 Si7148。

    我会将 MLCC 去耦电容器 0.1uF 至 1uF 放置在靠近 M1 MOSFET 的位置、2 层电路板可能有利于初始开发、但是

    之后、我将使用 4 层结构。

    我没有降压/升压转换器的经验、但我会先尝试以降压模式运行、如果正常、尝试启动升压器件。

    此致、

    Grzegorz

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    尊敬的 Anze:

    因此、由于电路板无法正常工作、第一次测量并不能真正提供有用的信息。

    一般而言、如果电路板无法正常工作、最好检查另一个 PCB 以避免调试焊接或制造问题。

    一般来说、原理图看起来是可以的。 正如 Gregoryz 所述、使用一些栅极电阻器有助于减慢开关速度并避免振铃问题、可在第一个调试阶段发生击穿、然后在电路稳定运行后进行优化。

    现在、您在示波器图上看到的是连续重启(SS 上升和下降)。 奇怪的是、SS 会上升至相当高的电压电平、而不是缓慢上升(在~3ms 内)。 请检查 CSS 是否正确连接。

    这种快速 SS 斜率还可以解释 VOUT 会上升、然后再次下降。 每次启动尝试时、都会检测到由于高浪涌而导致的过流事件并触发重启。

    此致、

     Stefan

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    尊敬的 Anze:

    输出电压约为 12-14V、而 Vds=30V 的 MOSFET 在正常工作期间可能就足够了、但在调试阶段 I 会足够

    建议使用具有较高 VDS 额定值(例如 60V 至 75V)的 MOSFET。

    此致、

    Grzegorz

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    大家好、感谢您的帮助。

    我进行了更多测量并仔细检查了 LM5118 引脚是否与其他元件连通。 一切看起来都还可以。  
    仍然找不到 这种 行为的罪魁祸首。  
    VCC 引脚电压为 6.89V。 下图中的 SS、CS、CSG、RAMP、LO、HO 和 UVLO 引脚。 在探测 LO 时、M2 再次短路、100mA 处的电源受到电流限制。

    我尝试了输入 18.5V、因此应仅处于降压模式。  


    移除短接的 M2 后、I 还在仅降压模式下测量了 FB 和 COMP:

    我恳请各位就这一问题提出任何方向。
    是否应该添加斜坡电阻器?

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    尊敬的 Anze:

    您是否还提供示波器图、在其中进一步放大以可以看到一些 (~10) 个开关周期。

    ESP。 来自 HO、COMP、SS、VOUT

    (请使用工作板。

    工作板上的 M2 MSOFET 变热。 通常、MOSFET 会因过流(变得非常热)或过压而损坏。  

    注意:CS 上的测量值对该标度没有帮助。 此信号为几 mV — 量程为 500mV/DIV 时、您看不到任何内容。 如前所述、该信号不容易测量。

    此致、

     Stefan

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    尊敬的 Anze:

    我怀疑 M2 MOSFET 在关断过程中被电压尖峰损坏。

    如果您仍在使用 CSD17578Q3A 作为 M2 MOSFET、我会尝试添加大约 100 Ω 的栅极电阻器、它应该会延长其关断时间和限制

    系统设计挑战。 如果这不利于保护 M2 MOSFET、我会 在漏极和源极与 SMAJ12A 之间添加 TVS 二极管、例如 SMBJ16A

    栅极和源极之间应尽可能靠近 MOSFET 端子。

    一旦 M2 MOSFET 不再损坏、您将有时间进行测量和调试电路。

    此致、

    Grzegorz

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    您好、

    感谢您的答复。 我是否需要 M2 用于仅降压模式? 它应该始终关闭?

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    您好、

    我想您可以尝试单独断开漏极或断开整个 MOSFET。

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    我已经第二次移除 M2 了。 所有图看起来都相同。 当 Vin>Vout+3 时、Qbuck (M1) 仅每~9s 打开一次。 此外、LO 还会起火。  

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    尊敬的 Anze:

    我将尝试执行以下操作(移除 M2)并查看它是否会带来任何变化:

    -将 CCOMP2 替换为大约 10-22nF 的电容器

    -使用一些功率电阻器将 Vout 加载到 0.2-1A 左右(必须增加 Vin 的电流限制)

    -如果您使用 NTMFS5C670NL ,请在 M1 上放置一个约 47 欧姆的栅极电阻器。

    -将 VIN 增加至 25V 左右

    此致、

    Grzegorz  

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    尊敬的 Anze:

    由于 LM5118 是降压/升压、因此当器件空载运行时、升压低侧也可以在仅降压模式下开关。

    此致、

     Stefan

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    我尝试进行一些额外的测量、将 CCOMP2 替换为 10nF、并向 M1 添加了 50R 栅极电阻器。  
    在 前面看到的几分钟输出脉冲消失后、发现 FB 短接至 LM5118 上的 AGND(我移除它以进行测试)。  

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    尊敬的 Anze:

    您能判断 M1 和 LM5118 发生故障时是否存在一些负载、Vin、栅极电阻器 SMD 类型或 THT 是什么?

    在 M1 和 LM5118 发生故障之前、您是否成功进行了任何测量?

    我希望您可以启动 PCB、然后缓慢地对其进行调试和改进、但似乎比我想象的要困难。

    您是否有更多的 MOSFET 和 LM5118 可用于测试?

    下一步、我要尝试限制电路板中的寄生电感并分析 M1 开关过程(示波器

    时基设置为约 50ns/div)。

    很遗憾、我不能保证您不会再丢失任何 MOSFET 或控制器。 所有这些参数

    我在电路板开始正常工作之前丢失了几个 MOSFET 和驱动器、但我没有烧毁任何降压转换器。

    此致、

    Grzegorz

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    大家好!

    感谢您的支持和指导。

    Grzegorz、LM5118 发生故障时没有负载。 M1 还可以 — 门在测量时已充电。 我在刮板轨道上添加了 50R 0805 SMD。



    我用新的替换了 LM5118。 CCOMP2 为 10nF。 M2 不在电路板上。

    Stefan、我厌倦了按要求测量。  

    以下是测量、进度不大、行为相同:

    (VIN 和 VOUT 是所有曲线图中的相同探头)

    补偿:

    FB:

    SS:

    UVLO:

    HO:

    LO:(M2 偏离电路板) :

    谢谢、此致、
    Anze

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    尊敬的 Anze:

    我担心上面显示的 HO 信号。 您遇到了探头设置问题或 PCB 上出现了 GND 问题。

    您能再次检查一下这些测量结果吗? 它不应低于 GND(或仅适用于短下冲)。

    此致、

     Stefan

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    感谢您抽出时间进行检查、您是否有更详细的信息我可以查看您的评论? 我将获得新的测量结果、并尽快检查探头设置。

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    尊敬的 Anze:

    感谢您提供上述所有信息。 50R 栅极电阻器放置正确。

    当存在 50R 栅极电阻时、最好检查 M1 MOSFET 的开关速度。 您能不能测量上升沿和下降沿

    多少个电压? 示波器时基应设置为约 20-50ns/div。 我们需要测量下降和上升时间。

    我将添加一些提示、说明如何改进 PCB(在设计新版本之前)以限制电压瞬态以及烧录 LM5118 或 MOSFET 的可能性。 您需要一个直径约为 0.8-1.0mm 的钻头和一小块铜箔的小型钻头。

    1.请 在 M1 MOSFET 附近放置额外的 MLCC 去耦电容器(在 M1 漏极和 GND 之间)0.1uF、在  GND 电容器端子附近需要新的 GND 过孔。

    请勿使用 CIX 电容器的 GND 过孔。

    2. 请在 D1 阳极和 GND 之间放置 100nF 的 MLCC 电容器。 这样可以减少 RSENSE 电阻器的电感瞬态。

    3. PGND 引脚 14 与 PCB 底部的接地平面有相当高的电感连接。

    请用一块铜箔将引脚 14 过孔连接到 LM5118 下方的接地端和周围的接地端。

    此致、

    Grzegorz

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    非常感谢。 我 做了点 1。 和 2.



    以下是 HS 图:



    M1 附近添加了 MLCC 1uF、RS 附近添加了 100nF 后的 HO 图:  


    第 3 点。 -我现在没有铜箔 — 订购。  

    再次感谢大家、此致、
    Anze

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    尊敬的 Anze:

    感谢您完成上述所有测量。 这是一个快速的反应。 正确放置两个额外的盖子。

    除了有时会出现的振铃外、HO 图看起来非常好。

    HS 图看起来有点奇怪、我认为 HS 电压应该在 VIN 电平和(约 0.5V)电平之间切换。  

    如果 HS 上升和下降时间低于 10ns(如 HS 图中所示)、则任何显著的负载电流都会损坏 LM5118 和 MOSFET。

    我想、对于您的 PCB 板、可以实现约 50100ns 至 100ns 的下降/上升时间。

    正如我之前提到的、您可能需要速度慢得多的 MOSFET、我不知道 500R 左右的栅极电阻器是否是一个很好的解决方案。

    我今天要结束,也许明天我会有一些时间。   

    此致。

    Grzegorz

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    尊敬的 Anze:

    VOUT 上升斜率约为 17V/ms、这表明为 COUTx 电容器充电的电流等于 17V/ms x 0.66mF = 11.2A。 这个电流看起来是通过 RSENSE 控制的。 在降压/升压模式下、此电流将高出 2 倍、这可能是 M2 如此容易燃烧的原因之一。 您能否在调试期间将 RSENSE 替换为 33m Ω 至 100m Ω 的电阻器。

    11A 的电流加上低于 10ns 的下降/上升时间可能会产生瞬变和振铃、如果 LM5118 具有该瞬态和振铃、则可能会烧坏 LM5118 或停止任何数字内核。

    此致、

    Grzegorz

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    感谢您的帮助、我有 100 μ m 1206 1W 仅用于替换、我 明天试试一些组合。

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    尊敬的 Anze:

    我担心的最后 3 个图上的振铃可能是正常的、我想当电流停止在电感器中流动时会发生振铃

    D1 和 D2 开始充当与 L1 和 RLC 串联电路形成的电容器。

    Stefan 提到了一些有趣的实验书,提供了关于这种振铃的信息。

    e2e.ti.com/.../lm5118-lm5118-self-consuming-0-5w-and-strange-waveforms-on-gates

    此致、

    Grzegorz

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    尊敬的 Grzegorz:

    谢谢、我会查看实验手册。 同时、我将 RS 更改为 100m Ω。
    您看到图中有任何改进吗?

    VIN:20V

    HS:









    HO:





    Ch2:VOUT


    此致、
    Anze


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    尊敬的 Anze:

    Anze、请告诉您是否使用示波器探头弹簧接地端、而不是尾纤型电缆。 务必使此类接地连接测量尽可能短。  

    可以看到您的电路在 Vin=20V 的条件下工作。 将 Vout 添加到所有图中会很有帮助。

    1.图 1。 最陡的  Vout 上升斜率现在约为 9V/ms、约为之前的 2 倍(使用 100m Ω RSENSE 电阻器后,我预计变化会更大)、该电流为 COUTx 电容器充电、等于 9V/ms x 0.66mF = 6A。 由于电流较低、您将获得较低的 LxdI/dt 和较低的电压瞬态、从而减少电路损坏的可能性。  

    我会将 CSS 替换为 100nF 至 150nF、这可能会进一步降低最大电流。

    您是否更改了 RT 电阻器? 我注意到转换器频率从 100kHz 变为 3250kHz。

    2. HS 图的其余部分。 HS 电压下冲/过冲和 HF 振铃((10MHz 过冲)似乎低于以前的值。 这是 MOSFET 和 MOSFET 驱动器损坏的主要原因。

    3. 50ns/div 时基的 HS 图。 HS 电压上升/下降时间约为 20ns 至 25ns(之前低于 10ns 的时间可能是由 Vin 电压较低引起的)、我认为它们对于您的电路板来说仍然需要快一些。 您可以尝试在当前 MOSFET 上使用 100R 栅极电阻器。 20MHz 处的 振铃具有非常高的振幅(如果使用探头弹簧接地尖端测量)、该振幅应随着 HS 电压下降/上升时间的延长而降低。 振铃是辐射发射的主要原因。 如果 PCB 设计更好、它的振幅会更低、但遗憾的是、它的频率会上升、可能会超过 30MHz。

    4.何图是干净的,看起来不错。

    当您替换 CSS 和栅极电阻器、电路仍然正常时、我会尝试加载 VOUT 的电流高达 1A。

    此致、

    Grzegorz

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    尊敬的 Grzegorz:
    感谢你能抽出时间。

    我不是在使用弹簧地面,现在我是。 我累了连接到尽可能靠近 HS 和 HO 的接地端。  
    -我没有改变 RT.
    -将 CSS 替换为 100nF
    -将 M1 的栅极电阻器替换为 100 欧姆
    - M2 仍然被移除。

    VIN:20V、无负载、通道 1:HS/HO、通道 2:VOUT

    我仍在重新启动/断续模式。 以下为 VOUT:


    -----

    HS:










    -------------------

    HO:





    此致、
    Anze

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    尊敬的 Anze:

    当您查找一些波形时、需要使用弹簧夹。 当电流流经电感器时、寻找它们的理想时间是最高的时间。

    在我们的例子中、当 Vout 的上升斜率最陡时、电感器电流最高。  

    基本的 HS 波形为如下 3 类波形。  

    在这一页上、我们可以估算 HS 上升时间、过冲幅度和振铃频率。

    它可以像之前那样提供 HS 下降时间、下冲幅度和频率

    接下来可以给出较长时间段内的下冲/过冲幅度、尽管高于 50ms/s 的示波器采样率会更好。

    通常、我使用触发电平来捕获最高振幅的电压下冲和过冲。

    查看您的最后几个图、我可以看到 HS 电压欠压/过冲比以前小。 HS 上升时间可能约为 40-50ns、下降时间约为 80-100ns。 我认为现在更安全地继续执行后续步骤、如输出负载和重新放置 M2 MOSFET(使用 100R 栅极电阻器)。 这可能会解决转换器持续重启的问题。

    每隔 10 秒重新启动一次。 如果您添加另一个大约 470 μ F 的输出电容器、重启时间会延长、这意味着它基于电压。 如果重新启动时间保持不变、则表示它基于时间(可能有一些错误)。

    PS: 在其他图中、弹簧夹不是很重要。

    此致、

    Grzegorz  

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    尊敬的 Anze:

    我希望你们取得一些进展。  

    我曾提及 LM5118 数据表、必须说这有点复杂。 如果仍对 LM5118 和/或 MOSFET 造成损坏、则仍需要改进电流调节。 您可以向 RSENSE 另外添加一个或两个 100m Ω 电阻器来获得 33m Ω 至 50m Ω 电阻器。 将抽头电容更改为 220pF 应该会加快电流调节。 当最大电流较低时、输出电容器以最大电流充电的第一阶段将延长、并且对于 100kHz 时钟、该阶段必须保持在 2.56ms 以下。  

    器件未损坏后、电流调节就可以正常工作、希望持续重启的问题能够得到解决、下一步是调整电压环路稳定性。

    PS: 如果您的重启仍有问题、我会在重启期间检查 LM5118 引脚 18 (HB) 上的电压。

    此致、

    Grzegorz

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    感谢您的支持。 我仍在等待一些元件继续测试。

    后来、我计划尽可能遵循评估板、以实现最佳效果。  

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    尊敬的 Anze:

    感谢您的更新。

    此致、

     Stefan

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    尊敬的 Anze:

    评估板将是一个很好的起点。 我会添加栅极电阻器的封装。 如果您计划通过 EMC 测试、我还会制造另一个布局与 EVM 电路板相似的 PCB 板、但有两个内层作为 GND 平面、以便进行比较。 它还有助于散发二极管和 MOSFET 产生的热量。 如果可能、我将同时使用采用扁平封装的 MOSFET 和二极管、无引线(尽可能少的杂散电感)。 我会使用尽可能小高度的电感器(它将充当天线辐射 EMI)。

    此致、

    Grzegorz

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    大家好!  

    我将 Cramp 更改为 220pF、将 RS 更改为 33mOHM、在 LM5118 下添加了铜箔(焊接连接到 GND)、之前在两根接线柱上绘制。  
    M2 仍然是电路板上的。  

    VIN:20V、空载、通道 1:HS/HO/HB、通道 3:VOUT

    重启仍在进行:


    --------------------------------------------------------

    HO:




    --------------------------------------------

    HS:




    ------------------------------------------------

    HB:



    --------------------------------------------

    关于新的布局试验;  
    评估板具有覆铜(岛)、而不是跨越多层(通过过孔固定)的载流布线、这种解决方案是否优于具有以下特性的 4 层堆叠:

    1.信号/电源  
    2.接地
    3.接地
    4.信号

    谢谢、此致、Anze

  • 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。

    尊敬的 Anze:

    感谢您的所有测量。

    现在查看 Vout、我们得到的斜率约为 1V/ms、平均线圈电流 1V/ms x 0.66mF = 0.66A。 它明显小于初始的  11.2A。

    我现在看不到任何 HF(通过 10MHz) 振)振铃或电压下冲/过冲。  

    我认为重启问题是由空载输出引起的、这会导致 M1 MOSFET 的导通时间更短和更短。 这进而导致 Cboot 电容器放电、LM5118 进入“HB-HS 欠压锁定“状态。 一旦 Vout 电压降至 3.5V 左右且 HB-HS 超过 3V 至 3.5V、LM 就能够重新启动。

    我认为您的电路现在对于负载电流为 0.1-0.4A 非常安全、然后如果停止重新启动、您可以尝试重新安装 M2 MOSFET(使用 100R 栅极电阻器)。

    “评估板具有覆铜(岛)、而不是跨越多层(通过过孔固定)的载流布线、这种解决方案是否优于具有以下特性的 4 层堆叠:“

    我认为评估板的顶层非常好、这些覆铜具有低杂散电感、C5、Q1、D4、R13(以及 C10、Q2、D1)位置为高 di/dt 环路提供了低电感。 我将尝试通过使用未分离的接地并使用堆叠来修改评估 PCB  

    1.信号/电源  
    2.接地
    3.接地
    4.信号

    我认为它应该能够更好地进行热传递、并应该为外层的布线(也应该为覆铜等非常厚的布线)提供一些 EMI 屏蔽。

    这种堆叠是否会比评估板更好? 检查它的唯一方法是执行 EMC 测试。

    此致、

    Grzegorz  

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    感谢您的意见。 轻负载板下实际上以某种方式工作。

    M2 仍然未在电路板上。
    Vin:20V、Ch1:HO、Ch3:VOUT

    在 0mA 负载下、Vout =~12.5V(应在~13.5V 下)
    在 100mA 负载 Vout =~12V 时
    在 200mA 负载 Vout =~8.5V 时






    下一步是用 100 Ω 栅极电阻器重新添加 M2?

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    尊敬的 Anze:

    重新启动的性质可能比我想象的要复杂一些。

    “下一步是用 100 Ω 栅极电阻器重新添加 M2?“ -是的,请。 我希望 MOSFET 或 LM5118 不会烧掉。

    我们将查看升压器件是否会尝试稳定输出电压。  

    我不知道为什么降压器件不自行保持输出电压。  

    我会在有时间的时候尝试遵循这一主题。

    PS: 其次、我认为在降压器件上多做一些工作可能会更好。

    目前、限流模式下的 PWM 周期数可能超过 256、稳压器进入断续模式 (LM5118 数据表 7.3.5)

    此致、

    Grzegorz

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    尊敬的 Anze:

    您可以尝试移除 COUT1 或 COUT2、如果限流模式下的 PWM 周期数超过 256、则降低输出电容应该会有所帮助

    来保持输出电压稳定。

    PS:

    您是否可以在 HS 和 GND 之间连接一个大约 22-33k Ω 的电阻器? 它可能会将 D2 反向漏电流接地、并有助于保留 Cboot

    在调试过程中充电。

    此致、

    Grzegorz

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    尊敬的 Grzegorz:

    我添加了 M2、栅极上的电压为 100R、并从 HS 到 GND 增加了 33k。 工作正常、输入电压为 5-30Vin 时、我获得了稳定的 13.5V 输出。
    但在输出负载 320mA@5Vin、450mA@6Vin、580mA@7Vin、650mA@8Vin 时、Vout 会崩溃。 是否可以通过选择不同的器件进一步改进这一点? 实际上是什么解决了这个问题?

    非常感谢您的时间和支持!

    此致、
    Anze

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    尊敬的 Anze:

    没问题,我喜欢不时地解决一些难题。 我很高兴听到您的电路开始工作。

    我认为主要问题是电压下冲/过冲以及随后的振铃幅度过高。 这可能正在燃烧 MOSFET 和 LM5118。 这些下冲/过冲的振幅与 Lxdi/dt 成正比。 通过放置额外的去耦电容器和铜箔、您可以减小“L"(“(即(即寄生电感)。通过降低吸尘电容值并增大 Rsense、您可以降低由 LM 调节的电流(即“di")“)。 通过添加栅极电阻、您会增加时间、即方程的“dt"部分“部分。 LM 重新启动问题可能与 LM5118 保护功能有关、例如 限流模式下的最大 PWM 周期数 (256) 和 “HB-HS 欠压锁定“。 这主要是由高 Cout、空载输出、低最大值引起的 电流(降低以限制“di")“)和输出电压过冲超过 13.5V。

    我认为目前的主要限制是 PCB、但您可以通过缓慢增加电流并观察 HS 和 Lout 点上的电压下冲/过冲的幅度、尽可能地摆脱 PCB 的限制。

    您可以执行以下操作:

    1.增加抽头至 330pF。

    2.如果电路正常、则根据 LM5118 数据表中的公式 (4)、缓慢减小 Rsense 并增加吸力。

    3.如果开关损耗过高,您可以尝试降低一位栅极电阻器的值。 在最终版本中、您可以用具有更高 CGD 的 MOSFET 代替 MOSFET。

    此致、

    Grzegorz

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    大家好!

    如果可以、我想使用这篇文章进行新的布局审核、因为其目标是消除上述问题。  

    堆叠:
    信号/电源
    GND
    磁芯
    GND
    SIG

    e2e.ti.com/.../lm5118_2D00_top.pdf
    e2e.ti.com/.../lm5118_2D00_bottom.pdf

    主要难题是在连接到 AGND 的电容器/电阻器周围使用覆铜。 它现在是它们周围的无实心区域。
    经过一些研究后、我决定根据数据表中的建议不拆分 GND 平面。


    感谢您发送编修。

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    尊敬的 Anze:

    我知道它是一个 4 层电路板、其中两个内层是实心接地层。 对于我来说、一个非分割接地适用于包含 48V/10A 电机驱动器、300MHz MCU、3 个降压转换器、数字外设和非常敏感的模拟输入的相当大的 PCB。 我希望这款设计也能为您效劳。

    此 PCB 布局看起来比第一个布局好得多、但有几个方面需要我尝试改进、如下所示:

    1. LM 和 M1 之间的迹线 (HO 和 HS) 应更厚(比如 0.5mm)并且彼此靠近。
    2. M2 栅极电阻器和 LM 之间的布线也应更粗。
    3.更改 C2 的位置。
    4.将可选 RC 缓冲器的空间与 R1 并联, L1 的高度较大,您可能需要将 HS 振铃保持在最低水平。
    5.为与 C3 串联的缓冲电阻器增加空间。
    6.移动两个小 MLCC 输出电容器(或仅移动一个,使另一个靠近输出连接器作为 ESD 保护的一部分)
    7.放置 D1 封装,使高 di/dt 环路面积 (C1,M1,D1,C2) 最小
    8.放置 D2 占用空间、使高 di/dt 环路面积 (M2、D2、COUTX) 尽可能小

    我将在未来的日子里增加更多。

    此致、

    Grzegorz

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    感谢您的建议 — 我尽我所能实施这些建议:

    e2e.ti.com/.../6114.lm5118_2D00_top.pdf

    e2e.ti.com/.../4456.lm5118_2D00_bottom.pdf

    计划值:

    CIN3/4 2.uF
    C1 100nF
    CTX 470nF

    我还准备好用于不同电感器和缓冲器的焊盘。

    此致、

    Anze

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    尊敬的 Anze:

    以下是一些很好的布局文档。 LM5176 不需要测试、但其中大部分测试也适用于:

    有关布局的其他信息可在此处找到:

    (1) 四开关降压/升压布局提示 1:确定布局的关键器件

    (2) 四开关降压/升压布局提示 2:优化功率级中的热环路

    (3) 四开关降压/升压布局提示 3:将差分检测线路与电源平面分离

    (4) 四开关降压/升压布局提示 4:栅极驱动和返回路径布线

    转到上面的布局:

    -不要在功率级使用热量 — 这会增加电感,并可能影响功率级(包括电容器)

    -使 MOSFET 靠近控制器,缩短电线将会更好

    -将 HS 和 HO 线相互叠加 — 或彼此相邻-这样可以减少由电流环路构建的环路面积

    -同样对 LO 和 GND 有效,但这更容易,因为你有一个 GND 平面

    -尝试将 CVCC 电容器也直接连接到 PGND 引脚(不通过过孔)

    此致、

     Stefan

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    尊敬的 Anze:

    1.我注意到您将接地过孔放置在靠近布线改变其层的位置。 好了
    这是一个很好的做法。
    2.您可以向后移动 VIN、HS、L-OUT 和向外的外边缘约 2 毫米,并缝合所有边缘  
    有接地过孔的 PCB 面积。  
    您可以使用接地过孔缝补顶层接地覆铜的任何松动部分。
    它应该有助于防止接地层产生任何可能的谐振。
    LM 引脚 UVLO、EN、VIN、VB、COMP 和 VOUT 直接或间接连接到 IN 和 OUT 连接器
    可能受 ESD 应力影响。
    - VIN 引脚很好地保护了 CIX
    - UVLO 引脚由 CIX 和 RUV1 保护
    - EN 引脚、我会将 RENABLE 电阻器的连接移至更靠近 CINX 和 RUV1 的位置
    此外、我还要将连接上述所有引脚的布线从 IN 连接器移至 VIN
    到 CIN3、CIN4 区域。
    - VB、COMP 和 VOUT 通过布线连接到 OUT 连接器。 这是一个非常好的地方
    输出电压控制、但 ESD 保护效果相当差。
    对于 1oz 铜、OUT 连接器和 COUT3 之间的布线大约为 1cm 宽、大约为 5cm 长
    它在 3A 时提供约 2m Ω 的电阻和 6mV 的压降。 如果额外出现 6mV 电压错误
    可接受、我会将该迹线移至 COUT3 区域、如果不是、我会将该迹线移至 COUTX2 后面
    (COUTX2 和 COUT3 之间)。
    4. LM5118 位置便于放置所有电源元件、遗憾的是 LM 已放置
    连接器之间的电阻。 我认为会有一些直流和低频电流流动
    在 LM 下方的接地层中、IN 和 OUT 连接器的负极端子之间。 模拟部分
    LM5118 电路的设计非常紧凑、我猜这是由上述电流引起的压降
    不应导致重大问题。

    “主要难题是在连接到 AGND 的电容器/电阻器周围使用覆铜。 现在,它周围的无固体区域。“ -我认为 LM 电路的模拟部分(底部)看起来不错。 只要该区域下方有不间断的接地层、就应该对其进行良好的基准和屏蔽。

    “CIN3/4 2.UF
    C1 100nF
    CTX 470nF
    我还准备了用于不同电感器和缓冲器的焊盘。“ -它看起来合理。

    此致、

    Grzegorz