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[参考译文] LM25085:IC 切换时电路板行为异常

Guru**** 2513185 points
Other Parts Discussed in Thread: LM25085

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/1127577/lm25085-strange-board-behavior-when-ic-is-switching

器件型号:LM25085

您好 TI 团队!

以下是应用程序详细信息:

  • VIN= 12.0 - 14.4V
  • Vout= 12.4V
  • 负载= 5A
  • fsw = 300kHz
  • 4层 PCB (信号1、GND、PWR、信号2)

我们注意到、当我们的 LM25085稳压器切换时、PCB 上的数字电路开始出现故障(LCD 冻结、I2C 通信卡滞、MCU 内部 ADC 提供倾斜的转换)。 稳压器本身的功能完全符合预期、波形看起来正常。

这些问题只有在开关期间才会很明显。 如果 Vin 小于12.4且 IC 以100%占空比运行、则无论负载电流如何、误差都不会发生。
当它进行开关时、根据负载、误差似乎不会变得更加严重/更严重。 该电路板在100mA 负载下的故障可能性与在5A 负载下的故障可能性相同。 只要它正在切换...

作为一个实验、我用10欧姆替代了0欧姆栅极电阻器、故障消失了。

在我看来、这表明开关的辐射噪声正在干扰附近的数字块。 这很奇怪 、因为 VDD 和 I2C SDA/SCL 等器件的示波器捕获非常清晰。

我想提出以下问题:

  1. 您对改进布局有什么建议吗? 我们尝试保持小环路。 也许这不是完美的,但我不会期望它是如此糟糕,它破坏了系统...
  2. 哪种方法更适合防止高频发射:栅极电阻器、开关节点缓冲器或其他? 我不确定哪一个最适合这个特定问题。  
  3. 原因是否可能是其他问题? 我担心栅极电阻器只是幸运地掩盖了另一个问题... (开关节点下冲/过冲确实随栅极电阻而改善)。

提前感谢您的帮助:)

原理图:

布局:

(请原谅丢失的模型 -它们不是 DNP、只是没有导入的3D 模型)
(红色:开环;蓝色:关环;绿色:栅极驱动)

开关节点(0 Ω Rgate):

(19ns 下降时间;6ns 上升时间)

开关节点(10 Ω Rgate):

(45ns 下降时间;11ns 上升时间)

  • 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。

    您好!

    1. SW 节点是否仅位于顶层或是否有任何具有 SW 平面的其他层? 考虑到 PFET 的散热焊盘连接到开关节点、热耗散与最小化来自此开关节点的 Mei 辐射之间存在折衷。 如果有任何额外的 SW 平面、我建议对其进行限制、以最大限度地减少 EMI 辐射。 将一个电阻器与 PGATE 串联基本上会影响 PFET 的驱动强度、并导致较慢的压摆率和较小的过冲。 请参阅有关 EMI 控制的压摆率的博客(https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/how-to-use-slew-rate-for-emi-control)、这是您在 PGATE 引脚上有效执行的操作。 还讨论了缓冲器电路。

    2.电阻器和缓冲器电路方法的缺点是会影响高侧开关损耗、但我认为10欧姆电阻器是一个良好的开端。  

    3.您看到的只是通过打开/关闭将 VIN 连接到 SW 节点的 PGATE 而导致的高 dv/dt 过冲的副产品。 不存在固有的操作问题。 这更多地是敏感应用的 EMI 问题。

    此致、

    Jimmy