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[参考译文] LM5140-Q1:lm5140过压会损坏器件

Guru**** 2394405 points
Other Parts Discussed in Thread: LM25149-Q1

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/1129253/lm5140-q1-lm5140-overvoltage-damage-device-after-it

器件型号:LM5140-Q1
主题中讨论的其他器件:LM25149-Q1

您好,工程师 S Ü D

我们在项目中发现3块电路板的负载开关损坏,即 LM5140 5V 输出之后。 每个板有两个负载开关,都有损坏。  它们在 IN 引脚中具有低阻抗。

使用此解决方案的其他客户也会遇到此问题。 他们在 LM5140输出中测试了大约7V 的电压。

我们认为 LM5140输出过压可能会损坏负载开关。 但我们直接为负载开关供电,它在8.1V 之前损坏 、其规格为7V 最大值

和2us 内10A-0A 的瞬态测试,过冲约为5.2V、远小于8.1V。

附件是我们的 SCH,请帮助我们回顾。 何时会发生过压?

顺便说一下,我们不能再出现这个问题。

e2e.ti.com/.../LM5140-SCH.pdf

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    尊敬的 TI 工程师:

    我是作者的同事。 我们计划执行 环路稳定性测试、但 FB 引脚直接连接到 GND、如 SCH 所示。 因此、我们必须进行返工以添加 Rinj、RFB1和 RFB2、如下图"FB 返工"所示。 问题是、我们应该为 RFB1使用哪个值来模拟实际设计。 谢谢。

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    天元您好、

    请为此设计发送一个完整的快速入门计算器、以便我们可以检查补偿。 您可以使用10k 的较低 FB 电阻器(该值无关紧要、它只是用于设置从 VOUT 到 FB 的增益的比率)。

    此致、

    Tim

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    电流感应电阻器在这里的值非常低、2mΩ Ω 和3mΩ Ω、从而提供非常高的电流限制设置点和可能的电感器饱和(更不用说2.2MHz 时的极高功率损耗)。 负载电流要求是什么?

    另请注意、RES 电容器在10nF 时超低、如果启用电流限制、则会在内部提供非常短的断续模式。 220-470nF、可提供更合理的断续时间、从而在遇到高电流限制事件时使稳压器冷却。  

    我还建议使用100nF 引导电容器;1uF 非常高、可能会在启动时对 VCC 电容器放电。

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    您好、Timothy、

    在 kΩ 表中、建议为 RFB1选择10K-20k、并且连接到 FB 引脚的电阻分压器的戴维南等效阻抗必须大于5 μ A。我们使用7.5k 和2.4k、这两个值应为4.95V、但实际输出为5.00V。它看起来像检测到的低 阻抗。 我们测试 了环路稳定性,增益/相位线异常。  我们将使用更大的10K 电阻器来测试明天的情况。

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    2.4k 太低、因为戴维南阻抗将小于5kΩ Ω。  

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    5V 的最大电流为15A、16V 的最大电流为27A

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    好的、最好发送一个完整的快速启动计算器、这样我们就可以查看整个电路了。

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    快速入门计算器位于另一台计算机中、明天发送给您  

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    好的、谢谢。

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    e2e.ti.com/.../LM5140_2D00_Q1-Quickstart-Tool-_2D00_-rev-A2_2D00_IECU3.1_5F00_BUY9K6R2_5F00_C.xlsm

    这是快速入门计算器  

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    感谢您发送完成的快速入门。

    请注意、对于这些电流电平、2.2MHz 的 Fsw 非常高(请特别检查高侧 FET 损耗)。 输出电容 ESR 在10mΩ Ω 时有点高。 5V 侧上的环路可使速度超过19kHz。  此外、MOSFET 栅极电荷对于 RDSon 而言似乎相当高-提供更高效的40V FET。

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    我刚刚检查 了 BUK9K6R2-40E FET -您应该在 Vgs = 5V 时进入 Qg (LM5140的栅极驱动电压)、大约为19nC。

    请注意、这是一个双 FET、因此在热性能方面它并不真正适合此类高电流。 最好使用单独的5 x 6mm 高侧和低侧 FET。 查看 LM25149-Q1 EVM 中使用的 FET。

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    工作两周后,我们可能会再次出现此问题。CH1是 VIN,在200us 内从大约4V 更改为12V,CH2是从3.6V 至8V 的5V 输出。  , ,、这是由于响应太慢,当 VIN 比 VOUT 设置低4V 时,PWM 接近100%,且 VIN 斜升过快环路无法调整太快因此 VOUT 跟随 VIN 高达8V。 将循环固定到大约100kHz,之后,似乎正常。   

    您是否认为此问题的任何其他原因?

     

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    您好!  

    美国的团队正在公共假期。 请明天再作答复。  

    此致、  
    Denislav

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    您的解释正确。 当 Vin 小于 Vout 设定点(压降运行)时、环路饱和、COMP 接高电平。 加速恢复的解决方案是使用高 Rcomp 和低 Comp (此处的时间常数应约为20us)。

    此致、

    Tim

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    您好 Tim,

    Ccomp 为 CC1或 CC2?或其并行等效值?为何选择时间常数约20us?什么‘s 时间常数的影响?

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    Ccomp = CC1、设置零点的电容。 较低的电容有助于 COMP 更快恢复。 您也可以使用仿真进行检查。

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    20us 是 COMP 电压快速恢复与环路性能可接受的零频率之间的良好折衷。 时间常数也与负载瞬态响应稳定时间相关。

    此致、

    Tim

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    我们将 RC1从4.7K 更改为27K,CC1 10nF 无变化,并删除 CC2。 这是波特图。 此设置可以解决我们的问题,但 时间常数更大。

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    27k 时应为1nF、而不是10nF。 该环路看起来有点快-尝试使用稍低的 RC 值将交叉频率降低至~80kHz。 此外、100kHz 左右存在不连续性-它可能与输入滤波器阻尼有关。 尝试在具有~0.2Ω Ω ESR 的输入端添加电解电容以提供阻尼、其中 CDAMP = 4 x Cin_Ceramic。

    此致、

    Tim

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    您好 Tim,

      这里是18K 和1nF,、但 Fzcomp 似乎太高,它在大约40kHz 的频率下将相位下降到60°(__LW_AT__高负载)和40°(低负载)。 重要?

    ‘s,?选择交叉频率它说 通常为10%至30%的切换频率? 2.2MHz 的10%=220kHz?

    G

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    尊敬的 Zhihua:

    相补角(交叉处的相位)为90度、远高于您的需求。 通过将 RC 增加到20kΩ μ s 至25kΩ μ s、您可以实现更高的穿越频率和较低的 PM、e、g、60kHz。

    交叉频率通常设置为 Fsw 的10-15%。 但是、20%是理论最大值 此外、误差放大器极点可能会在高频下产生影响、因此100kHz 是推荐用于该控制器的实际最大交叉频率。

    此致、

    Tim

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    您好 Tim,

     交叉频率为83kHz。 我的°是40kHz 时为40 μ s,重要?不到45 μ s 会导致不稳定°,?μ s

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    尊敬的 Zhihua:

    没关系。 交越后、相位自然会快速滚降。  

    此致、

    Tim