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[参考译文] LM5175:在10V 和19V 之间斜升振荡

Guru**** 2589275 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5175, LM5155, LM5176

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/1045264/lm5175-ramping-oscillation-between-10v-and-19v

器件型号:LM5175
主题中讨论的其他器件: LM5155LM5176

您好!  

我一直在尝试弄清楚我在转换器板上看到的一些斜坡行为。  

转换器运行:

  • 运行频率为400kHz
  • 当前设置为 DCM 模式
  • 输出12V

我看到的斜坡波形的周期约为10us。 当输入为11V 至18V 时、会发生这种情况。

在我看来、可能的原因是我是如何布置电流感应的。 我已经交换了一些器件、例如 Cslope 和补偿网络、但结果似乎最佳的是将用于过滤 CS、CGS 引脚的电阻器从100欧姆降至1欧姆。  

遗憾的是、我将电流感测走线布置在底层上、穿过接地层中最近的内层上的一个开口。  

您认为这可能是罪魁祸首吗? 您是否有任何关于保持此电流信号尽可能干净的最佳建议?  

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    P.S. 斜升的峰间值约 为150mV

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    您好、Steve、

    感谢您使用 LM5175进行设计。  只要一对电流感应走线彼此靠近、就不应轻易受到噪声的影响。  您能否分享您的原理图和一些关键波形、以便我们进行回顾?

    谢谢、

    应用工程学 Yohao Xi

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    我无法防止论坛过度压缩我的图像。 无论如何、我已经将它们发布在 google drive 上、以便您可以访问。  

    SCH1

    SCH2

    >10uF 的电容器都是固态聚合物电解电容器、 Cin 的 ESR 为45m Ω、 Cout 的 ESR 为25m Ω

    我当前使用的 MOSFET 具有相当大的栅极电容。 总栅极电荷为 QD=111nC。 这可能不是提高效率的最佳做法、但我希望解决一些 EMI 问题。  

    下面 是负载为1.2A 的转换器的屏幕截图:

    屏幕截图。

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    您好、Steve、

    很抱歉、我们的服务器不允许我打开您的文件。  也许它的本机格式引起了人们的关注?  我认为可以安全地共享 pdf。

    谢谢、

    Youhao

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    e2e.ti.com/.../BuckBoost_5F00_sub_5F00_harmonic_5F00_osc.pdf

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    您好 Steven、

    很抱歉、我之前拼写错误。   感谢您提供新文件。 您能否尝试将 C9从180pF 降低到47pF、并查看运行是否可以稳定?

    谢谢、

    Youhao  

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    我尝试过它、但没有看到任何明显的变化:

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    您好 Steven、

    很遗憾听到这个问题。  您能否尝试将 R4从20k 降低到10k、看看是否有任何改进?   

    另请参阅我们的设计计算器、以根据您的设计进行检查。  可通过以下链接获取:

    https://www.ti.com/tool/LM5175QUICKSTART-CALC

    谢谢、

    Youhao

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    您好、 Youhao、

    看起来它使100kHz 振荡消失、但现在它以4K 振荡

    我将继续、向下按 C4、看看会发生什么情况

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    您好 Steven、

    请告诉我您的结果。  我希望您可以先查看快速入门计算器、看看是否有明显的问题。

    谢谢、

    Youhao

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    您好、 Youhao、

    星期五我尝试了几件事,做了一些阅读。 看起来我需要将 C4向上推、而不是向下推。  当组合 R4=3K、C4=20nF 时、系统停止振荡。 我使用 MOSFET 和负载电阻器建立了阶跃响应。 即使响应比以前慢了一点、响应也没有显示任何振铃。   

    我想我可以得到变压器和信号发生器、并得到转换器的波特图。  

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    您好 Steven、

    您似乎已经解决了该问题。   测量波特图是验证的好方法。  如果您仍然遇到问题、请告诉我。  

    谢谢、

    Youhao

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    看起来我发现了一些奇怪的行为:

    它似乎仅在16V 左右发生。

    控制器看起来会运行一个周期、在这个周期中、它会将转换器的输入和输出侧拉低。 这看起来像是在为引导电容器充电。 但是、它决定执行另一个周期、其中降压侧在整个开关周期内保持高电平、并且具有较小的升压占空比。 这会导致输出快速斜升、然后衰减。

    您是否认为将带宽降低得太低是一个问题? 我还看到电流感应上有一些振铃。 我想这就是降低 CS 电阻值的原因、CSG 电阻器提供了帮助。  

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    您好 Steven、

    您也可以分享这些电流感应和 Vout 波形吗? 它看起来更像是环路问题以外的噪声问题。  我们在 CS 和 CS 引脚上使用 RC 滤波器来滤除高开关噪声、但不会使电流感应信号过延。  延迟过大或过小可能无法正常工作。  我首先检查您的电流感应电阻器本身、看看它是否为非电感以及它的寄生电感大小。  有时更改为其他供应商的感应电阻器可以清理电路性能。  

    谢谢、

    Youhao

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    您好、 Youhao、

    这是整个 CCS (10nF)的测量值。

    以下是 Rs (9m Ω)的测量值:

    因此不是最干净的信号。 它看起来在60MHz 附近有很多能量

    这是 MOSFET:= SiR608DP (Vishay)

    我不擅长估算电路板电感、但我的迹线电感估算值、使用1/2/pi/sqrt (L*C)、某些 MOSFET 寄生电容非常接近60MHz。

    那么、我应该尝试使用阻尼器、然后重新滚动该板吗?

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    您好 Steven、

    电流感应波形看起来不是很好、但如果您使用常规探头来测量它、可能是错误的。  对于此类信号、我们通常建议使用接地导线短的探针、如下图所示、以获得更真实的信号。

     缓冲器可能会降低电路板上的噪声 、但我认为60MHz 噪声不会直接导致低频不稳定。   如果您的波形是真实的、那么您的 CS 信号具有太多的引线边沿尖峰、您可能需要增加引脚上的 RC 滤波器以将其清除。  此外、请确保您的感应电阻器没有太多的寄生电感。

    谢谢、

    Youhao

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    您好、Youhao、

    以上内容与我用于测量电压的内容类似。  

    可能会使纹波电流看起来最糟糕的一点是我使用了2512电阻器。 此部件的触点之间有6mm 的距离。 没错、我认为电阻器上的寄生电感会给我带来伤害。 我认为我应该使用 这样的电阻器:

     

    我有一个类似的演示板、他们使用了上述电阻器并在其周围放置了2512封装。 我 在2512封装中进行的测量具有3倍的峰峰值纹波、而 占用的波纹较宽。    

    听起来就像做另一轮原型板、这听起来是个好主意。 我要:

    • 将感应电阻器更改为较宽和较短的模型
    • 为缓冲器网络增加空间
    • 我将从 Vout 馈送偏置引脚。 我将添加一个电容、也许还会添加一个跳线来断开偏置引脚、让 VCC 由 Vin 供电

    如果您有任何其他建议、我很乐意听取。

    感谢您的帮助、我在该板上有一些学习体验。

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    您好 Steven、

    听起来不错。  除了感测电阻外、布局(布局和布线以及布线和多边形)对于提高抗噪性能也很重要。  请参阅 TI.com LM5155/LM5176产品网页下的一些文章中的布局指南吗? 这些应该会有所帮助。

    谢谢、

    Youhao

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    顺便说一下、我们愿意在您将 PCB 设计发送出去进行制造之前对其进行审查。

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    您好、Yohau、

    这里是迄今为止我所拥有的、一些不相关的电路被拉出的光绘文件。 如果您想了解一下。 我在汇编层中标记了输入和输出。 尽管它们不会很难被挑选出来。

    e2e.ti.com/.../3581.LM5175_5F00_only_5F00_Gerber_5F00_a.zip

    谢谢

    Steve

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    您好、Steve、

    请允许我在某个时间查看 Gerber 文件。  我应该能够在接下来的几天内回来。

    谢谢、

    Youhao

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    很抱歉耽误你的时间。  我查看了光绘文件、但并非所有的层都对齐、因此更难逐层跟踪信号。  总之、我的评论:

    VCC 电容器应直接放置在 VCC 和 PGND 引脚之间。  目前、它使用过孔和另一层将电流引导回 PGND。  请注意、VCC 为驱动器供电、并且有高频高幅度但收窄的电流脉冲。  PCB 电感可能会导致驱动器性能问题。   

    同样、返回 PGND 引脚的低侧驱动器电流返回路径也是 zigzagging、这会导致噪声并影响正常运行。  

    3.高侧驱动器和 SW 走线布线方式可通过将它们紧密并排布线来改进、从而更大限度地减小驱动器电流路径上的电感、从而提高开关性能。   不过、这对电流感应迹线看起来很好。

    请让客户查看以下博客、其中讨论了4开关降压/升压的布局。

    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/four-switch-buck-boost-layout-tip-no-1-identifying-the-critical-parts-for-layout

    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/four-switch-buck-boost-layout-tip-no-2-optimizing-hot-loops-in-the-power-stage

    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/four-switch-buck-boost-layout-tip-no-3-separating-differential-sense-lines-from-power-planes

    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/four-switch-buck-boost-layout-tip-no-4-routing-gate-drive-and-return-paths

    谢谢、

    Youhao

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    您好、 Youhao、

    您的光绘对齐问题真的很奇怪。 我已经在大约5个不同的位置使用这个设计工具制作了电路板、并且它们中没有一个在使电路板正确对齐方面出现任何问题。 我有点好奇、您将使用什么工具作为查看器?

    看起来我必须进行一些更改、以使栅极驱动器电路更靠近返回路径。 我似乎需要记住、接地并不总是返回路径。  

    我需要几周时间来尝试新设计。 感谢你的帮助。 我是否应该将此线程标记为已解决?

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    您好、Steve、

    由於有超今天不在办公室,请让我在这里回答。

    如果这需要几周时间、最好关闭此主题(如果几周内没有活动、可能会被锁定)并在需要时打开一个新主题。 然后、您还可以链接或引用此主题作为后续操作。

    (笑声)(笑声)(笑声)(笑声)(笑声)(笑声(笑声)(笑声)(笑声)(笑声)(笑声

    此致、

     Stefan