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[参考译文] LM5088:工作台48V至12V 8A开关,过热?

Guru**** 2328790 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5117
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/576348/lm5088-webench-48v-to-12v-8a-switcher-excessive-heat

部件号:LM5088
在“线程:LM5117”中讨论的其他部件

大家好,我是切换器电路的新手,我正在制作一个由工作台提供的48V至12V 8A降压的原型,链接如下。

FET和电感器在相对较低的电流下变得相当热,我想知道我是否可以在这里弹回这个来寻求任何建议。
环境温度为24 oC,纯电阻负载和印刷电路板,不会将任何散热器平放在桌面上,用于所有测试。

---

带22R负载
48V @ 0.16A
12V @ 0.545A
15分钟后,电感器和FET进入约49 oC

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10R负载

48V @ 0.35A

12V @ 1.2A

15分钟后,电感器和FET进入约69 oC

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3R3负载

48V @ 1.15A

12V @ 3.64A

5分钟后,FET进入132oC并上升

---

我认为这似乎有点过分,没有散热?
在我弄清楚之后,我将在此处上传PCB布局和示波器轨迹,这将非常有用。

栅极波形似乎不是纯PWM信号,而是在那里也有一些奇怪的信号,这让我怀疑FET是否在其线性区域中驱动。
乍一看,这些似乎没有被馈入电感器。

感谢您对此的任何想法,

杰罗姆

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    您好,

    请测量开关节点和门驱动信号的范围吗? 如果栅极驱动信号存在一些异常,并且未正确驱动FET,这肯定会导致FET中过热。

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    变热的主要组件是电感器,肖特基二极管和FET。
    我正考虑去一个同步切换台,以减少通过二极管产生的0.5V电压降所产生的热量。 但在此之前,我需要看看这条线路现在是否可以工作。

    让我看看我是否可以在这里包含图片。  

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    您好,感谢您的快速响应!

    下面是布局,忽略最右上角的IC,到目前为止,我只在板上安装了切换器部件。

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    以下是无负载时的门波形特图

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    此处为3R3敏感负载

    蓝色轨迹是栅极电压。

    黄色为12伏输出

    空载时低于

    3R3负载

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    此处为4R4负载,FET源引脚上的红色轨迹

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    从您的门控驱动波形和源(vSwitch节点)波形来看,我认为FET获得了足够的驱动器来硬切换FET。 但是,查看每个Vout的5V波形时,您似乎有巨大的振荡。 我认为您的循环可能不稳定? 请您将Rcomp从38.3k减少到10k,保持其他所有内容相同吗? 谢谢。

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    另外,我当然会考虑同步降压来满足您的设计要求,以将二极管的损耗降至最低。 将二极管更改为FET将大大减少损耗,而且设计肯定会运行得更冷。 我推荐LM5117作为同步降压控制器来满足您的需求。
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    好的,更换为10K

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    4R4再次加载
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    您是否有您的主板的实际示意图? 请您能否提升电感器并测量电感器电流? 谢谢。

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    大家好,我有一个示意图。 (希望),它与webench生成的相同。 请参阅下文。

    感谢您的帮助,非常感谢!  :)

    请不要犹豫,询问我是否可以提供任何其他有用的信息

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    接下来,
    您的意思是:"请您提升电感器并测量电感器电流"?

    我在输出导线周围放置了电流钳,其读数应与负载相同。
    此外,48V电源在负载条件下显示正确的电流消耗。

    谢谢
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    抱歉,我的意思是,提起电感器的一侧并在那里放置一个回路,以便电流钳可用于测量电感器电流。  

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    啊,我没有示波器电流钳
    只有一个独立的手持式仪表。

    也许我可以提起一侧并串联几个欧姆电阻器,然后测量电压变化?
    我会看看我能做些什么。

    谢谢

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    我想你周末不会在附近,但周一会回来吗?
    谢谢
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    你当然可以这样做,是的。
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    我注意到您只有1uF输入电容器。 请您获取电解电容,如22uF,高ESR (如0.25R),并将输入线连接到主板的输入端? 谢谢。
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    你好,很抱歉发布延迟,我已经离开滑雪板了很长一段时间了:)

    将建议的47uF X5R SMD陶瓷输出电容器(GRM32ER61C476ME15L)更换为通孔22uF电解可解决栅极驱动波形问题。 请参见下图。

    这可能是由于原始电容器的ESR过低?

    如果是,是否建议使用陶瓷SMD替代品? 或者我应该添加一些小的串联电阻?

    非常感谢

     

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    大家好,我把0R1 SMD电阻器与最初推荐的陶瓷电容器串联,这似乎已经成功了。

    这是有效的解决方案吗? 这是否有任何问题? 或者是否有更多建议解决此问题的方法?

    谢谢
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    您好,

    由于输入LC滤波器形成,您的电源似乎在振荡,需要减振。  长电缆构成寄生L,如果输入端有输入电容器且ESR极低, 这将导致振铃并导致下游电源不稳定,因为输入滤波器的输出阻抗与电源的输入阻抗有关。  阻尼LC滤波器位于电源的输入端,通常用于稳定电源。

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    您好,

    由于输入LC滤波器形成,您的电源似乎在振荡,需要减振。 长电缆构成寄生L,如果输入端有输入电容器且ESR极低, 这将导致振铃并导致下游电源不稳定,因为输入滤波器的输出阻抗与电源的输入阻抗有关。 阻尼LC滤波器位于电源的输入端,通常用于稳定电源。
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    我能想到的唯一一件事是,您的布局可能不是最佳的? 为了检查布局,我需要参考指示符,所有图层以及匹配的示意图。 谢谢。
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    没问题,原理图仍与以前一样,并且根据建议的TI设计,应该在此线程的某个位置共享。

    我将在下面的帖子中找到图层,谢谢

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    这里是四层板,2盎司铜

    顶部铜色和丝网印刷:

    内部1层和屏幕打印:

    内2层和丝网印刷:

    底部铜和丝网印刷:

    那是怎样的?

    我将Proteus用于原理图和布局,请告诉我能否以更方便用户的格式发送它们。

    谢谢

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    查看原理图,我发现您只有1uF输入电容器?  IRMS电流需要满足Cin。  对于50 % 占空比(最坏情况),建议将Cin的IRMS等级设置为Iout / 2。  如果输出电流= 8A,这意味着您需要4A的RMS电流额定值。  1uF盖可能尺寸过小? 如果您想要更准确地计算CIN IRMS,公式如下所示。 ICINIRMS=Iout (sqrt (D*(1-D))),其中D = Vout / Vin。 对于48V输入和12V输出以及8A负载电流,CinIRMS =~3.5A,建议在电源输入端放置2 x 4.7uF陶瓷。 我还建议使用具有较高ESR (~0.2欧姆左右)的Cin散装电解电阻来阻尼电源输入。

     

    现在进入布局。 我认为您的Vcc盖(C17)离IC太远,应该尽可能接近Vcc引脚和GND。 此外,您的反馈电阻器(R28/R29)离IC太远。 FB节点需要尽可能靠近IC的FB引脚。

     

    关于布局的最后一点是,需要将CS和CSG路由到Rsense (R32)进行差分路由。

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    这个问题是否得到了解决?
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    大家好,很抱歉回复太晚了,管理层让我在处理各种项目

    我相信,一些电路布局的进一步调整(包括通过板到金属制品的更好的热传导),以及增加了一个电解22uF输出电容器,都有了很大的改进

    当我发现电解输出电容有很大帮助后,我注意到当我使用TI PSU计算器时,它现在显示的是以前没有显示过的一样的东西! 哈。

    谢谢!
    杰罗姆
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    非常感谢David!
    很抱歉回复太晚了,管理人员把我的时间浪费在其他项目上。

    添加22uF电解输出电容器,取得了巨大进步。

    我也会考虑你的所有建议,看看是否有进一步的改进。

    再次感谢,Jerome
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    抱歉,不知道我为什么在上一篇文章中卡住。  我很高兴您取得了进步!