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[参考译文] LM2.5149万:Webench'无法定义自己的MOS规范

Guru**** 2379650 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/1095599/lm25149-webench-can-t-define-own-mos-spec

部件号:LM2.5149万
主题中讨论的其他部件: LM2.5143万CSD1.8504万Q5ALM2.5117万

大家好,

客户规格如下:

我很确定我需要两对 平行 MOS来传递热量

但是我无法使用Webbench自定义我的MOS RDSon (它们都是固定组合),因此我无法模拟结果。

您知道Webench可以自定义MOS 吗?您能否帮助我评估两对平行MOS是否可以通过IC和MOS的热量?

以下是MOS规格:

此致,

弗雷德

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    您好,Fred:  

    我会让负责此设备的工程师回路,以便为您提供更好的帮助。  

    此致,

    Harrison Overturf  

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    您好,Fred:

    请使用LM2.5149万快速启动计算器帮助选择组件并查看功率损耗-该文件可从产品文件夹下载。 根据输入电压,输出电压,FSW和最大Ta,您可能需要并联FET。 但是,如果您可以在每个位置使用一个FET,则布局会更容易(有关推荐的功率级布局,请参阅应用手册SNVA803)。 上面显示的FET看起来电容性很好。 请注意LM2.5149万具有5V栅极驱动,因此RDSon必须在Vgs =4.5V时指定。 通过使用较低的额定电压FET (例如40V),您可以获得一个功耗比(RDSon * Qg)。  

    请注意,我们还有LM2.5143万,这是一款两相控制器。 LM2.5143万数据表中的应用示例3具有特别高的电流,可能对此应用感兴趣。

    此致,

    蒂姆

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    您好,Timothy:  

    1.在 LM2.5149万计算器中的何处可以看到MOS的Tj? 我只看到IC

    由于目前的瓶颈是MOS而不是IC的热量,因此没有必要使用LM2.5143万。

    2.既然VCC是5V,我应该找到以5V而不是4.5V指定的RDSon,对吗?

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    您好,Fred:

    1. 您可以看到MOSFET功率损耗。 根据设备的热阻抗计算温升。

    2. 是的,VCC = 5V,因此我们需要一个逻辑电平MOSFET。 RDSon通常由MOSFET供应商指定,Vgs = 4.5V。 另请注意,高侧栅极驱动器是VCC减去内部启动二极管压降。

    此致,

    蒂姆

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    您好,Timothy:

    如您所见, 我已将高侧的RDS_ON设置为0,但高侧MOS损耗仍然非常大! 这里的下颈是什么?

    为什么高侧损失大于低侧? 我虽然占空比应该是13 % ,但低侧传导时间应该更大,对吗?

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    显然,在500kHz时的开关损耗...您的栅极电荷值是巨大的。 对于24V到3.3V的转换,RDSon可以更高(在低占空比下),从而使Qg更低。 选择40V FET,如CSD1.8504万Q5A。 Vgs = 5V时的QG为8nC,QgD/Qgs为2.4 / 3.2nC。

    如果需要 ,请使用此处的FET选择器工具http://www.ti.com/tool/fetpwrcalc 

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    您好,Timothy:

    1. QgD/Qgs为什么会影响MOS 切换损耗和热,我认为这些只 与IC栅极电荷损耗有关,

      这是  1/2 CV  2     

    2.  如果我假设QgD/Qgs与切换损耗有关,为什么高侧切换损耗比低侧更显主导?  

    是因为本体二极管? 您会解释更多吗?

    谢谢  

      

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    您好,Fred:

    Qgd影响电压转换速率,从而影响开关损耗。 在降压转换器中,控制FET是高侧器件,可维持所有开关损耗(因此选择高侧FET以减少开关损耗)。 低侧FET是同步器件,其有效作用类似于二极管,开关损耗极小(Qrr总损耗的一小部分除外)。

    在升压转换器中,控制设备是低侧FET,情况正好相反。

    此致,

    蒂姆

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    您好,

    我看到,低侧具有本体二极管,可以执行ZVS之类的操作,以最大程度地减少开关损耗,

    您是否有任何公式可以向我显示Qg延迟转换速率,从而导致更多的切换损耗?

    顺便提一下,LM2.5117万是否还有MOS计算器?

     

    谢谢

    此致,

    弗雷德

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    您好,Fred:

    您可以使用NexFET损耗计算器(上面的链接)。 降压设计中的反向恢复损耗为PRR = Qr*FSW*Vin。 大部分损失出现在高侧FET中。 您可以将损失70/30的高/低侧分开。

    此致,

    蒂姆  

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    您好,Timothy:

    我指的是高侧MOS的开关损耗公式(其中包括Qg或Qgd)

    对于LM2.5117万,我没有在数据表中看到驱动器的上拉电阻和下拉电阻。  

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    Fred,  

    Qgd根据Igate = CGD*dv/dt设置转换率。 当电压变化时,栅电压被夹紧在Miller平台,因此栅电流为Igate =(Vcc - Vplateau)/Rgate,其中Rgate是串联栅极驱动器的总电阻(包括FET内部栅极电阻)。

    LM2.5117万数据表提供了可用于此计算的峰值栅极驱动器源电流和汇电流。

    此致,

    蒂姆

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    您好,Timothy:

    正如您所看到的,高侧MOS现在是我的瓶颈,  

    情况仍然与您在上面看到的相同,

    为什么高侧MOS的PD比我在工作台模拟的要高得多 (3.3W与1.7W)

    根据测试,我觉得工作台根本不考虑高侧的开关损耗

    我应该遵循哪一项?

    顺便说一下,我选择了在工作台中具有类似RDS和Qg的MOS,因为它无法自定义设置

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    您好,Fred:

    如果占空比较低,您可以使用较高的RDSon,较低的Qg来实现高侧FET。 另外,请注意,低侧FET的Qoss和Qrr会增加高侧FET的开关损耗。

    检查Coss值以及高侧FET值应更低。 此外,输入Vth的Miller平台电压(这是MOSFET数据表中Qg与Vgs曲线中的平线)。

    此致,

    蒂姆

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    您好,Timothy:

    我知道查找MOS的方向,但我仍然需要模拟或工具来确认。

    您说的是工作台没有错,我在LM2.5149万工具中输入了一些错误?

    您是否只能帮助我检查我在哪里键入错误,尤其是在高侧MOS上?

    因为客户处于紧急状态。

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    您是否可以发送快速启动文件和MOSFET部件号-我将查看一下。

    如果输入电压为30V至~3V输出(即~Ω 10 % 占空比),则高侧FET的电容性会低得多。

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    您显示的FET (高端设备)的数字看起来正确。 检查给定的电压为20V时的Coss (根据您的Vin进行调整)。

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    您好,Timothy:

    以下是条件,

    感谢您的回复,

    1.为什么要在Vth而 不是低于规格的值进入Miller plateau?

      

    2.我的输入似乎没有什么问题,但为什么在类似的Qg和RDSon中,我们的工作台结果有更多的利润?

    3.由于MOS选择由客户确定,您能否告诉我,为了避免过热问题,MOS选择应在以下哪种频率工作

    thankse2e.ti.com/.../SM4032NHKPa4_5F00_SPEC.pdf

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    您好,Fred:

    1. Miller平台电压在漏电电压转换时控制FET的切换。 这是负载电流时的门"阈值"电压,而不是FET勉强打开时ID = 250uA时的Vgs (th)。 快速启动的此单元格中有一条注释,也表示这一点。 有些MOSFET制造商在其数据表中提供平台电压。 给定漏电流的适用公式为Vplateau = Vgs (th)+ ID/GFS,其中GFS是正向跨导。 在打开过程中,是栅极电压= VCC - Vplateau的超速驱动,用于设置栅极电流,从而设置SW电压的dv/dt。

    2.不确定WEBENCH以及它是否使用相同的FET参数。 您也可以通过实验来检查。

    3.对于高侧设备,此FET具有相当的电容性。 考虑使用较高的RDSon,较低的Qg来进行这种24V到3.3V的转换。 如果必须使用,请考虑将FSW降低至300kHz。

    此致,

    蒂姆

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    您好,Timothy:

    感谢您的解释  

    如果我们在20A TDC下工作,考虑到热阻为60,在高侧MOS时功率损耗约为2.1W

    2.1x60+25=150C <175C  ,这对于 此MOS是合适的。

    但就利润而言,我应该建议它们在250kHz或200k下运行吗?

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    您好,Fred:

    200-250kHz会导致更大的无源元件。 300-350kHz是效率与大小之间的一个很好的平衡点。

    此致,

    蒂姆

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    您好,Timothy:

    由于大Tj对于IPC应用的MOS使用寿命和利润不是很好,因此客户更愿意在这种情况下承受大电容和电感器尺寸。  

    您是否确认它们是否使用250kHz来防止高温侧温度过高(150C)?

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    是的,没问题。 您也可以使用快速启动计算器进行验证