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[参考译文] TPS5.4331万:在高电压和大波纹Vp-p中输出不稳定

Guru**** 2318830 points
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/577095/tps54331-unstable-output-in-high-voltages-and-big-ripple-vp-p

部件号:TPS5.4331万

您好,

我们正在设计一个输入电压为5-25V,输出电压为3.3V,最大电流约为1.5A的电源电路。 我决定使用TPS5.4331万进行此操作,但电路的输出不是我所期望的数据表和WEBENCH模拟的输出。 这是电源电路的示意图:

在下面,您可以看到TPS输出的波形。

我改变了赛道上的很多东西,这是最好的结果。

我添加了C60,同时删除了R38和R5,将C42更改为1nF,将C45更改为470pF。

我尝试100pF,470pF以及1uF (对于C60),最佳结果是1uF。

如果输入电压降至5.5 伏,则输出波形似乎正确。

所有测试均在无负载的情况下完成,也在300mA负载下完成,并且没有明显的差异。

在某些输入电压下,输出变粗,您可以在以下视频中看到这一点。

e2e.ti.com/.../video_5F00_2017_2D00_02_2D00_26_5F00_12_2D00_25_2D00_08.mov

请帮我解决这个问题。 我选择TPS5.4331万作为安全设计,因为我在旧设计上遇到了一些问题。 但现在情况越来越糟。

谢谢  

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    从哪里开始...

    让我们从简单的开始。  您需要将反馈网络放在FB2之前,而不是放在FB2之后。

    我在Webench中运行您的设计,Vin = 5 V至25 V,Vout = 3.3 V和Iout = 1.5 A 。我得到了明显不同的结果,尤其是输出滤波器和补偿。  您是否可以发布Webench文件?  您通常需要严格遵循Webench设计

    我看到你们有混合的电解电容器和陶瓷电容器。  虽然您当然可以使用混合电容器进行设计,但我确信Webench不支持使用它们。  这是一个比较高级的主题。  我通常会使用pspice对它们进行建模。  Webench将为您提供一种在输出上使用陶瓷电容器的设计。  我可能会从这里开始。  只需在Webench中重新运行您的设计,并严格遵循设计即可。  确保更换FB路径或用短跳线替换铁氧体。  您可以想象地增加Cout并让Webench"重新压缩"它。

    观看视频的最后一位时,PCB布局也可能令人怀疑。  我必须查看布局文件才能提供任何建议,但布局对于正常的SMPS操作至关重要。

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    您好,Sina:

    请注意,开关节点的波形(您发布的第一个波形)告诉我们TPS5.4331万正在DCM模式下工作,符合无负载/轻负载测试条件...

    当VIN降至小于6V时,电流纹波会降低,并进入CCM,如您发布的第二张图片中所示...

    我不能详细查看您使用的值,但现场我可以告诉您使用EVM的BOM,它基本上符合您的所有需求:

    如果系统实际上不稳定,您可以尝试移除输入滤波器(输入L越大,不稳定的风险就越高,如果您不转储滤波器)...

    我还尝试使用WeBench进行相同的设计,但我得到的值与您的原理图中的值完全不同(请参阅附件)...

    e2e.ti.com/.../webench_5F00_design_5F00_120.9005万_5F00_520_5F00_359149668.pdf</s>3.59149668亿

    kr)

    Vincenzo

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    输入过滤器上的一个额外注释。 只要您跟随电感器并使用合适的电解电容器(您已根据原理图完成),通常情况下也可以。
    Vincenzo在上面发布的Webench设计与我得到的完全相同,因此Webench的表现始终如一。
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    我在测试时做了以下修改,正如您在视频中看到的那样

    1.拆除电解电容器后 ,电路中只有3个22uf陶瓷X7R电容器

    2.我已经绕过了两个铁粒

    3.我还从输入电路中移除电解电容器和电感器

    4.我在输出中测试了4.7 和10 uh电感器,但没有机会

    关于PCB布局,是的,您是对的,它没有遵循数据表中提到的要点。 明天我将设计一个新的布局并制作样品。 希望这能解决问题

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    主要问题是我没有关于电容器ESR的任何信息。 所以我将WEBENCH中的ESR值更改为更高的值并重新补偿它。 然后我尝试补偿电路的数值。 但没有更好的结果。

    关于DCM模式,您说这种波形是常见的。 但在这种情况下,输出波纹大约为1伏,这对我的设计来说非常大。 此外,我亦应提及,电路的空闲功耗约为200mA,而在满载时,它会变为1A,这不会超过工作时间的10 %。 因此我的功率将不会稳定,并且在运行时间的90 % 中会充满波纹。

    实际上,我选择TPS5.4331万作为将来可能需要更多电源时的扩展,但它现在似乎会给我带来问题。
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    如果您不知道您正在使用的电容器的ESR,您将没有机会,只能幸运地获得它。 TS5.4331万是一种相对简单的设备。 您刚刚添加了未知的电容器,使其过于复杂。我建议您严格遵守Vincenzo提供的Webench设计。 使用单个100 UF陶瓷电容器,或者您可以并联替换47 UF中的2个。 使用Webench的补偿。

    我还想了解一下布局。 错误的布局每次都会导致问题。
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    我正在尝试修复布局,但您可以在此处看到旧布局: