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[参考译文] LM3421:能够#39;t 达到所需的电流

Guru**** 1138100 points
Other Parts Discussed in Thread: LM3421, TIDA-050002
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/1022719/lm3421-can-t-reach-the-wanted-current

器件型号:LM3421
主题中讨论的其他器件: TIDA-050002

大家好、

我尝试达到3.6安培的目标以提供高功率 COB LED (LED 电压高达38V)、但我保持在3安培以下。 你有什么想法吗?

Circuit

由于输入电压介于16V 至48V 之间、因此我使用降压/升压拓扑、开关频率设置为1MHz 以最大限度减小系统尺寸。

我认为调节环路没有故障、因为 R_SNS 两端电压上的信号保持在1.24V 阈值以下、COMP 引脚大约为6V。 我怀疑原因是在主开关环路中、可能是降压/升压拓扑的基础知识、但我无法精确定位。

我尝试了以下更改:

  • R_OV1_0值:更改为10k 以禁止过压保护。
  • R_LIM 值:当 R_LIM=0.033R 时、我达到2.2安培、当 R_LIM=0.025R 2.8安培时、但耗散的功率增加得太多。

这里是 Q1栅极上的信号(黄色)、R_SNS 中的电流(蓝色)和上的信号(粉色)、其中 R_OV1_0=10k 且 R_Lim=0.025R

Scope Q1_gate, I_R_SNS, IS

谢谢。

纪尧姆。

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    纪尧姆

    由于这是高功率和高频率...您还能给我一个设计布局吗?   

    谢谢 Tuan

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    尊敬的 Tuan:

    您可以从 https://we.tl/t-9YEEAaKz3Z 下载布局

    谢谢

    纪尧姆。

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    您好 Guillaume、

    感谢您的回答。 Tuan 本周外出、但下周回来后、他将回到这个布局上。

    谢谢、

    Caroline

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    您好 Guillaume、

    您将在什么输入电压下测试该器件?

    输入电压范围为16V 至48V、3.6A 时的输出高达38V。  作为降压/升压转换器、当 MOSFET 导通时、16V 时的 MOSFET 电流将超过12A (不包括效率)。  您是否已经完成了此设计的设计计算?  Rilim 需要低得多。  此外、在此功率级别和开关频率下、必须使用足够的散热和器件选择来正确处理相当多的功率损耗。  由于磁芯损耗和高电流、电感器也可能存在损耗问题。

    此致、

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    您好 Caroline、

    感谢您的回复、 我将等待 Tuan 再次光临。

    谢谢、

    纪尧姆。

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    您好、Irwin、

    标称电压和我用于测试的电压为24V。 对于低于此值的电压、将存在固件限制、因此请考虑将24V 作为输入电压。

    要计算元件值、我使用上一个 LM3421数据表(修订版 G)中的"9.2.1基本拓扑原理图"建议。 从这里、我制作了用于计算的 Excel 工作簿: https://we.tl/t-u5z8Qwd94S。

    我根据 scr_Lim 中的电流重新计算(不使用数据表公式)、找到的值与大约8A 相同。 这可能是一个大错误或被误解、太大了、我看不到它。 可能我使用的电感过高、因此获得过低的 Δ_I_L 以正确检测(Δ_I_L = 440mA、而 R_LIM 平均电流持续时间 T_ON)。

    散热对我来说不是问题、因为全球系统是水冷式的。 Coilcraft 仿真器为我提供电感值= 25µh μ H、损耗可在10A 时接受。


    感谢你的帮助。

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    大家好、Irwin、

    您写道" 16V 时的 MOSFET 电流将超过12A"。 这让我很麻烦。 根据降压/升压拓扑的数据表建议(9.2.1基本拓扑原理图) 、当 Vin=16V 时、我得到 D_max=0.704。 因此 Q1中的 IT_max 将为 D_max/(1-D_max)*ILE=8.6A。  

    如何计算12A?

    谢谢。

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    您好 Guillaume、

    I (T)不是峰值电流、它是晶体管电流的计算。  降压/升压是不连续的。  当 MOSFET 导通时、电感器电流从输入电压充电、没有任何东西进入负载。  当 MOSFET 关闭时、电感器电流进入负载。  忽略电流纹波和效率、使用3.6A 负载电流和0.703占空比时、流入负载的电流为3.6A/(1-0.7037)= 12.15A。  如果使用 dutymax 小于0.5的 I (T)方程(例如0.4、I (T)=0.4/(1-0.4)*3.6A = 2.4A),则 MOSFET 电流不能小于输出电流。

    我返回计算了两个感应电阻器:

    33 m Ω、使用0.245V = 7.42A。  如果您的输出为2.2A、则为2.2A/(1-0.613)= 5.9A

    25 m Ω、使用0.245V = 9.8A。  如果您的输出为2.8A、则2.8A/(1-0.613)= 7.2A

    上述计算不包括效率、电流纹波(0.43 Apkpk)或电源压降。

    示波器图中显示 VIS 约为0.24V、占空比接近15/(8+15)= 0.652。  它看起来也像是开关频率大约为870 KHz。  对于该功率级别、这是高电平。  您的损耗似乎也在显著上升、从33m Ω 上升到25m Ω、33m Ω:(5.9A+0.43A/2)/7.42A = 0.824或82.4%和25m Ω:(7.2A + 0.43A/2)/9.8A = 0.757或75.7%、但这可能有其他原因。

    https://www.ti.com/lit/pdf/snva376?keyMatch=LM3421 此设计中的电流感应电阻器为0.06欧姆、可实现低得多的功率级别。

    您可以查看第8页的 TIDA-050002公式6和7以了解更高的功率级别设计、只需注意该器件的 VIS 较低: https://www.ti.com/tool/TIDA-050002?keyMatch=TPS92692

    如果可能的话、我会考虑降低开关频率。

    我的计算结果如下:

    输入 16.  
    Vinnom 24  
    Vinh 48  
    VLED 38.  
    ILED 3.6. A  
    杜特尔 0.703703703703703704    
    双同步 0.612903226    
    杜迪什 0.441860465    
    Ioutswl 12.15. A  
    Ioutswnom 9.3 A  
    Ioutswh 6.45. A  
           
    指示 0.000033 h  
    Rilim 0.033 电阻  
    Viliml 0.215  
    Rhsp 1082 电阻  
    Rcsh 12400 电阻  
    VSNS 0.1082  
    ICSH 3.6066667 A  
    Vilimnom 0.245.  
    RCT 24000    
    Crct (管道) 0.000000001 F  
    Rsns 0.03% 电阻  
    效率 0.85    
    ILIM 7.42424242424 A 不包括 eff (0.245V)
    伊利姆 6.5151515 A 不包括 eff (0.215V)
    fsw 1041666.667 Hz  
    5.88387E-07  
    TOFF 3.71613E-07  
    双导联 0.427917889 Apkpk  
    DILOFF 0.427917889 Apkpk  
    IPK 3.820625611 APK  
           
    Iloadave 12.15. A 16V 时的平均电感器电流

    此致、

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    您好、Irwin、

    非常感谢! 您指出了问题的根源。 我必须将 R_LIM 减少到大约20 MR、我只是缺少了正确的公式。  我已经离开了22岁的先生、并且适当的耗散器达到3.2A。

    再次感谢你。

    此致。

    注:很抱歉耽误您的回答