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[参考译文] LM27402:寒冷环境中的奇怪行为

Guru**** 669750 points
Other Parts Discussed in Thread: LM27402, LMZ31520
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/1116495/lm27402-strange-behavior-in-the-cold

器件型号:LM27402
主题中讨论的其他器件: LMZ31520

我看到 我的 LM27402电路在非常冷的温度下表现出奇怪的行为。 在-40C 时、电路出现、但提供  的电压明显低于设定的电压、 对于我的3.3V 设计、通常约为2.8V。  

https://youtu.be/H6AOk63c7RM

未显示、但我们似乎定期进入开关导通时间非常短、存在较大的断续间隙、电压下降甚至更低、低于2V 的状态。 这看起来是控制器的某种复位、有点像过流事件的描述方式、但我们在系统中的这一点上具有非常低的电流、 由于这个稳压器是我的主3.3V 电源、它从线性启动前电源接管了系统的一部分、因此没有很大的浪涌电流。   

https://youtu.be/znoVpyU61wk

当我们达到大约-22C 时、稳压器达到正常调节、该单元正常工作。  

我们偶然发现的另一件奇怪的事情。 我的一个家伙在 CS+节点上放置了一个直接50欧姆的探头... 我没有注意到测试单元在温度室中的类型以及所有类型。 将该探针连接到示波器后、我们 定期停止进入长间断/复位模式。  

这是原理图。 这是一个 LMZ31520替代模块、因此 LMZ31520不是一个实际的芯片、并且这个单元周围有更多的外部电容、以及一个通过主板上的 EXTFB 从输出的完整反馈环路。  

因此、我们非常感谢您在改进这种冷灵敏度时提出的任何建议。  

  • 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。

    e2e.ti.com/.../LM27402DesignCalculator_5F00_frog.xls

    我查看了这些信息、并将原理图值输入到 Excel 工作表(随附)中以检查环路稳定性。   

    我得到的交叉频率为85kHz、相补角为~40度。   目标是使相补角大于45度。  

    当 以3.3V 的直流偏置运行时、2x22uF 10V 陶瓷电容器的 Cout 将降额至~14uF 的电容。   

    在40度的相位裕度下、转换器将在稳定状态下进行切换并看起来稳定。    我认为温度变化可能足以使转换器不稳定。   输出端的非板载电容是多少。   

     您能否通过进行一些组件更改来研究环路稳定性。  

    要进行故障排除、您可以更改以下组件、然后降低温度并检查调节情况。  

    将1000pF 更改为2200pF、 并将4.32k Ω 更改为2.61k Ω   

    这些变化会将交叉频率降低至73kHz、并将相位裕度增加至60度。   任何组件随温度的变化都不应使转换器在使用这些反馈组件时变得不稳定。  

    是否有额外的输入大容量电容器、单个10uF 电容器不多。  我估计、来自电感器和电流感应电阻器的 RDC 的输出电流为20A。  如果输出电流为20A、则输入 rms 电流将约为9A。   10uF 电容器的均方根电流额定值约为3A-4A。  可能需要额外的输入电容器。  

    我不确定50欧姆探头连接、如果上述组件更改无法改善问题。  我怀疑有噪声导致 oc 跳闸。   您能否共享 PCB 布局?  

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    感谢您的快速响应。  

    我在模块输入端还有另外的300uF 钽电容器和94uF 陶瓷电容器、在输出端也是如此。  这 在我们2020年交付的使用 LMZ3150的产品中极其可靠、但我相信您对2022年的器件供应问题非常熟悉。  

    这是 PCB/汇编文件。

    e2e.ti.com/.../Interposer_2D00_LMZ31520_5F00_33V_5F00_revB_5F00_Assembly_5F00_Drawings.PDF

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    感谢您 查看布局、我将在明天提出一些建议。

    我的一个问题是 LMZ31520的引脚22至28、71是否接地?

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    在 LMZ31520的实际电路板尺寸中、引脚11、22-28和71连接在一起、但不接地。 将这些模块接地只是为了简化布局。  

    更新。 我们尝试了新值、C14 = 2200pF、R14 = 2.61K 欧姆。 这对-40C 下的运行只有很小的影响。 稳压大部分时间在2.7V 至2.9V 之间变化、平均为2.8V 左右、从不锁定在3.3V。 然而,我们没有看到我们一直看到的奇数周期复位。 工作温度在-20°C 至70°C 的温度下仍然保持稳定(我们一直在70°C 时发现一个不相关的问题、因此这些器件已经通过了全范围的测试)。  与 X5R 或 X7R 相比、如果我们有一个用于2200pF 的 NP0电容来获得更好的温度稳定性、这是有问题的。 我不知道测试中使用的是哪个。  

    如果你有任何地方,我就看下一个,我不得不这样做。 谢谢。  

    www.youtube.com/watch

    www.youtube.com/watch

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    确保测试期间 SS 引脚大于0.6V。   如果电压低于0.6V、器件将使用 SS 引脚作为基准。   

    前馈电路和电流限制可终止 SW 脉冲宽度并导致输出下降。

    VIN 引脚用于设置前馈斜坡和偏置电源 VDD。     VDD 偏置电源为栅极驱动器供电。 。 功率 FET 的开关可能会导致 VIN 上产生噪声。   前馈斜坡是控制环路的一部分。    

    如果 VIN 引脚有噪声、则斜坡有噪声、可能导致 SW 节点提前终止。    

    为了解决前馈斜坡假设问题、如果有一种方法 可以在不使用过孔的情况下将电容器直接连接到顶部的 VIN (引脚7)和 GND (引脚9)。  

    电流限制会导致输出电压下降或断续。    如果32个周期内发生5个 OC 事件、器件将关断1.28ms (断续)。

    如果有32个连续开关周期没有 OC、OC 计数器复位。    假设、如果有噪声导致高侧 FET 提前终止、并且没有足够的 OC 事件进入断续模式、则输出将下降、但不会因断续模式而关断。   由于运行处于轻负载或无负载状态、 因此不清楚器件将如何 触发 OC。   LM27402evm PCB 布局的 CS+和 CS-电容值为100pF、靠近引脚、Rset 电容值更远。   在 PCB 布局布线上、R17位于电感器和 CS-引脚旁边、电感器磁场是否可能导致 OC 跳闸。  

    故障排除期间 CS+和 CS-上的100pF 是否增加。      

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    我们尚未提升100pF 电容。 对其进行升压、并在引脚7至引脚9之间添加另一个电容即可。  

    我想知道我们是否可以暂时禁用电流感应(拉 R16和 R17)、以便了解这是否是问题的一部分。

    我还担心、当我们变冷时、我们可能处于最小负载的边缘情况、因此我们将考虑添加一个小负载、看看这是否有任何影响。  

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    我喜欢您的想法。   我认为将100pF 短路将是一种使 OC 无法进行故障排除的方法、CS+和 CS-将处于相同的电势。    

    最小负载边沿情况可能有效、但不清楚这会导致 OC 故障的原因。  

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    一旦我们更改了环路滤波器、我们就没有看到我认为是 OC 故障的关断。 尽管他们在开关节点上没有探测到具体情况、但当我们跳闸时、我们看到的任何故障看起来像是芯片重新启动、电源几乎没有了。 谢谢。。。 我想我的男孩今天会尝试这些东西。

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    我们是否有机会安排 Google 与您会面半小时左右?  

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    是的、我可以。   在此系统中接受我的朋友的请求、然后使用此系统发送有关详细信息的私人电子邮件、如果您发送了电子邮件地址、我也可以发送 WebEx 邀请。   

    CDT 的下午4点和明天几乎任何时候都可以使用。  

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    关闭工作直接离线