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[参考译文] TPS62420:切换节点(SW1,SW2)瞬态电压额定值

Guru**** 670100 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS62420, TLV62080
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/1081220/tps62420-switching-node-sw1-sw2-transient-voltage-rating

部件号:TPS62420
“线程”中讨论的其它部件: TLV62080ABS

您好,

我们目前正在使用 TPS62420作为其中一种设计的电源,用于 F28388D 和其他一些外围设备。 更准确地说,我们正在使用 1号转换器和 2号转换 器从5V 输入电压生成3V3。 与每个开关调节器一样,即使在复杂的布局中,切换节点 SW1和 SW2上的少量过冲也是不可避免的。 我们实际 PCB 上的第一次性能测量显示,SW1和 SW2节点上有一个小的130 MHz 振铃,输入电压 为5V 时最大过冲约为6.7V。 响铃速度相当快(两次响铃后消失)。

现在,根据  TPS62420数据表, SW1和 SW2节点上的绝对最大额定值为7V,我认为直流电是这样。 由于我不确定在任何情况下我们是否可以将过冲保持在7V 以下,我想知道 SW1和 SW2是否有额外的瞬态电压额定值,TI 的其他低压降压转换器是这样吗? 例如  ,在 TLV62080的数据表  中,提到了小于10ns 的10V 瞬态电压。 TPS62420是否有类似的额定值,或者我们是否必须开始使用 RC-Snubbbers 进行实验,以进一步减少过冲? 当然,我们希望避免后一种情况。

请提前感谢。

此致,

塞巴斯蒂安

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    塞巴斯蒂安,你

    不幸的是,我们没有对 SW 节点的任何附加瞬态电压额定值。

    在我看来,数据表中提到的绝对最高评级是压力评级。 我认为您在转换器正常运行期间获得的值没有任何问题。  我还建议查看以下应用说明: https://www.ti.com/lit/pdf/slva494 ,以更好地了解 SW 节点在正常运行期间的 ABS 最高额定值。

    除此之外,请注意,振铃还取决于用于 SW 节点电压测量的 PCB 设计和探测技术。 确保在测量过程中探针的接地尽可能靠近 IC。

    如果您还有其他问题,请告诉我。

    谢谢!

    此致

    斯内哈

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    你好,Sneha,

    首先,感谢您提供了应用程序便笺的链接。 这基本上证实了我对绝对最高评级部分的理解。 对我来说,唯一尚不清楚的是 TPS62420 SW 节点上的最大7V 额定值。 由于该部件使用 PMOS FET 作为高端开关,我假设还有一个从 SW 到 VIN 的寄生体二极管。 因此,SW 上的最大额定电压应为 VIN + 0.3V,如应用手册中所述。 这种固定的7V 值来自何处? 它是低压侧 FET 的击穿电压吗?

    正如您正确提到的那样,PCB 设计和探测技术对开关节点过冲有很大影响。 由于我们正在进行大量的 SMPS 设计,我敢说我们的布局符合“良好的设计实践”,探测是通过“低电感”探测器完成的,如应用手册中所述。

    现在我有一些时间做一些更多的调查和测量,我想与大家分享我的见解。 在下面,您可以看到 一些有关轻载(<50mA)和中等负载(近似值)时切换节点 SW1的测量值 330mA)。 在高侧启动期间,您可以看到轻微过冲并以455MHz 的频率振铃。 有趣的是,过冲随着负载电流的增加而减少。 还应提及 的是,TPS62420被配置为仅在 PWM 模式下运行,因为我们没有电池供电的应用。

    顺便说一句,SW1和 SW2之间的行为几乎相同。 因此,我接下来的解释将仅 参考 转换器#1。

    轻负载时 SW1上的电压:

    中压负载时 SW1上的电压

    由于 我们在设计中为 SW 和 GND 之间的可选 RC 缓冲器准备了电极垫,我借此机会 进行了一些进一步的测量和计算。

    我计算了455MHz 环的寄生元素,其范围为 lp =3.8nH 和 cp=38pF。 然后我插入 了 CSN=100pF 和 Rsn=10R 的 RC 缓冲器,这已经提供了合理的阻尼。

    中等负载时 SW1上的电压,并安装了 RC 缓冲器(100pF,10R)

    减震器造成的额外损失极小(<10mW)。 使用缓冲器时,我能想到的唯一潜在问题是在打开和关闭过程中引入的附加峰值电流,这可能会由于  TPS62420的内部电流限制导致 PWM 周期过早终止。 我的意思是这些峰值非常短(~1ns),我假设 TPS62420 在接通电源后立即有某种消隐时间 ,以防止意外的 PWM 周期终止?

    此图显示10R 缓冲电阻器的压降。 电流峰值约为300mA 高和1-2 ns 长。  

     

    所以,我真的认为这条线程可能会有点脱离手。 无论如何,我对你对这个话题的看法很好奇。

    此致,

    塞巴斯蒂安

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    塞巴斯蒂安,你

    请允许我在下周初向您提供反馈。  

    谢谢!

    此致

    斯内哈

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    塞巴斯蒂安,你

    SW 节点的 ABS 最大额定值来自输入电压额定值。 我认为,因为 SW 节点可以承受高达输入电压额定值的压力。 因此,最高额定电压为7V。  

    关于 RC 缓冲器如何最大程度地减少响铃,我建议查看此应用手册以了解有关该应用的更多信息。 https://www.ti.com/lit/an/slva255/slva255.pdf?ts=1646642552055 。 就像一个小问题一样,只要效率在您的期望范围内,我就不会发现使用 RC 缓冲器有任何问题。

    但是,你的第二个问题不是很清楚,请你进一步阐述一下吗?

    谢谢!

    此致

    斯内哈   

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    你好,Sneha,

    感谢您提供信息。

    嗯,让我尝试说明一下我关于 意外提前 PWM 周期终止的问题。 由于我无法以有意义的方式测量转换器电流,因此我没有任何波形可用,我将尝试通过模拟波形来解释。

     下图显示了降压转换器中高压侧开关电流的理想化波形(占空比 约为70%)

    现在,如果增加一个 RC-Snubber,高侧开关在接通时也会“看到”为缓冲电容器充电所需的额外电流。 因此,电流波形将更改为如下所示(显示10R/100pF 示例):

    现在,我 关于  TPS62420的问题如下。 此初始电流峰值是否会触发  TPS62420 的内部 电流限制,从而导致意外提前 PWM 周期终止? 通常,在切换调节器 IC 中 ,会实施某种前导边空白或类似的技术,以在 切换事件期间或之后立即“忽略”这些峰。  由于 TPS62420的数据表中没有提到任何类型,我不确定这是否可能是一个问题。

     迄今为止,我们还没有遇到过 PS62420降压转换器与减震器的任何问题,但我们只是想排除未来可能出现的问题。

    此致,

    塞巴斯蒂安

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    塞巴斯蒂安,你

    好的。 已理解。 我必须在内部与团队进行检查,并在明天向您提供反馈。

    谢谢!

    此致

    斯内哈  

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    塞巴斯蒂安,你

    由于 PWM 操作未使用峰值电流检测控制,而是使用电压模式控制器方案,因此我看不到这些峰值有任何问题。

                    

    谢谢!

    此致

    斯内哈

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    你好,Sneha,

    是的,这是正确的-交换机电流显然不用于调节目的。 我对峰值电流的担忧与8.3/8节所述的设备短路保护相关。  

    此致,

    塞巴斯蒂安

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    塞巴斯蒂安,你

    好的。 很抱歉,我误解了你的问题。  

    在短路保护的情况下,即使在满载条件下运行时,最大电流限制似乎也有足够的边界。 因此,这不会在正常运行期间引起任何潜在问题。  

    谢谢!

    此致

    斯内哈

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    塞巴斯蒂安,你

    您是否还有与此主题相关的其他问题? 请告诉我。

    谢谢!

    此致

    斯内哈  

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    你好,Sneha,

    我想我现在还不错。 感谢您的努力。

    此致,

    塞巴斯蒂安

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    塞巴斯蒂安,你

    感谢您的更新。 我现在将结束这条线程。 如果您还有其他问题,请在此处发布您的评论后重新打开它。

    此致

    斯内哈