你(们)好
在 WEBENCH 电源设计中、我找不到稳定性仿真工具作为波特图、
您能否帮助检查此应用程序是否可行?
我们将评估除典型分压器网络外的合适分压器网络、因为数据表不建议这样做。
此致
本
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您好 Ben、
我将处理您的请求、并将在明天之前向您提供反馈。
您是否已经尝试过 simplis 模型?
www.ti.com/.../slvmdi7
此致、
Nelson
您好 Ben、
我能够使用此处所示的 TPS62827的 Simplis AC 模型运行仿真:
https://www.ti.com/lit/zip/slvmdi7
实线- C3=120pF
虚线- C3=20pF
您是否有能够使用此交流模型的软件?
如果不是、您能否为我提供您想要评估的电阻分压器网络和 BOM 的值?
我可以运行仿真并为您提供结果。
此致
Nelson
你好 Nelson
感谢您的快速回复!
我试图找到 Simplis 的试用版、
遗憾的是、该限制会导致仿真中止
我们决定在此时进行实际测量、并可能会请求几个与测量相关的仿真案例
另外提出两个问题如下
此致
本
您好 Ben、
关于您的其他问题:
L、Cout 和 CFF 的设计
您希望通过更改 L、Cout、CFF 来优化哪些参数?
-效率?
输出电压纹波?
-带宽?
-面积?
内部电路配置为 L=470uH、C=3x10uF 左右。 因此、不建议更改电感器值。
TI 评估了标称 Cout 高达100uF 时的稳定性。
有关设计建议、请参阅数据表第9章中的公式。
例如:
您可以更改(减小)电阻分压器值、但这会降低轻负载下的效率。
如公式(5)所示、CFF 将是 R2的函数。 这对于稳定性至关重要。
总之、 如果您确实想要更改 L 和 Cout、强烈建议您在 EVM 上评估您的解决方案。
2. 波特图测量
您是对的、不建议在 FB 上添加额外的硬件、这只是一个用于 Simplis 仿真的方法。
我们通常使用的设置如下:
此致
Nelson
您好 Ben、
请允许我回应您的请求、因为 Nelson 已不在办公室几周。 我针对您提供的测试条件对 TPS62827进行了波特图测量。 请查找与此相同的报告。
e2e.ti.com/.../0.47uH_2C00_-3.3V_5F00_TPS62827.pdfe2e.ti.com/.../1uH_2C00_-3.3V_5F00_TPS62827.pdf
如有任何进一步的问题、请告诉我。
非常感谢!
此致
Sneha
你(们)好,Sneha
我使用 EVM 简要测量波特图
条件如下
VIN = 3.3V、VOUT = VREF = 0.6V、L = 0.47uF、COUT = 10uF x 3、IOUT = 4A
Sneha |
本 |
|
PM (度数) |
66.7. |
80.865 |
gm (dB) |
22.315. |
18.021 |
带宽(kHz) |
541.23. |
296.47. |
不幸的是、我无法与您的结果建立良好的相关性。
您是否有任何建议可指导我进行优化测量?
谢谢
此致
本
你(们)好,Sneha
我们用于波特图的设备是 AP Instruments Inc.制造的300型30MHz 频率响应分析器
由于测量是短暂的、我必须再次重现曲线并同时记录测试设置;也许我还可以获得另一个条件的测试设置、作为 Nelson 首次提供的仿真结果。
除了实际测量之外、您还可以针对以下条件运行仿真吗?
VIN = 3.3V、VOUT = VREF = 0.6V、L = 0.47uF、COUT = 10uF x 3、IOUT = 4A
我们希望弄清楚仿真和测量之间的相关性。
谢谢
此致
本
您好 Ben、
自从您尝试断层扫描仿真和测量以来、我必须改进 LC 滤波器元件的建模。
电感减小取决于 IL。 对于 IL=4A、我们得到大约 L=0.4uH。 (参见下图):
https://www.murata.com/en-global/products/productdetail?partno=DFE201610E-R47M%23
对于10uF 电容器、如果我们从供应商那里看到以下数据、它们的有效电容约为6uF:
这最后是 Simplis 中使用的原理图、它还表示 EVM 上组装的 BOM:
仿真和测量结果绘制在一起:
总之:
相位裕度值非常接近、这表明该配置可实现稳定的系统。
关于带宽、值之间的距离可能太远。 我们知道、由于外部因素使得 L 和 Cout 偏离其标称值(容差、VOUT 和 IL 偏置)、这很难实现。
请告诉我此评估是否对您有用。
此致
Nelson
你好 Nelson
感谢详细的描述、对我很有帮助。
根据修改后的原理图、分压器 R4 = 100k 欧姆中的较低者仍保持连接、但我将其作为测量波特图的方法移除、即测量波特图
R4的作用是因为连接到 FB 的 VOUT 也会获得 VREF?
有必要吗?
目前、仿真和测量之间仍然存在不匹配、似乎很难实现更好的相关性。
相关性的替代方法是否执行负载瞬态?
如果可能、您能否提供波形?
谢谢
此致
本
您好 Ben、
你是对的。 R4不再是必需的。 我应该已经将其删除。 它不会显著影响测量结果。 它充当6uA 的附加负载、可以忽略不计。
我肯定可以提供负载瞬态波形。 但是、我想了解您的设计目标和限制。
您希望通过修改电阻器网络实现什么?
您的应用的负载阶跃和允许的 Vout 压降是多少?
借助 EVM 和网络分析器、您可以评估您的设计的稳定性。 如果相位裕度大于45°、您的系统将保持稳定。
带宽将决定转换器可以执行的频率、并定义瞬态性能。
现在返回到低瞬态的条件。 这些都适合您吗?:
VIN = 3.3V、
Vout = VREF = 0.6V、
L = 0.47uF、
COUT = 10uF x 3、
Iout = 0至4A、
上升/下降时间= 1us
此致
Nelson
你好 Nelson
感谢您深入考虑我们的应用!
问:您希望通过修改电阻器网络实现什么?
答:
我们从 TPS62827的数据表开始、以典型应用 VIN = 5V、VOUT = 1.8V 为基准、这次目标是 VOUT = 0.6V。
问:您的应用的负载阶跃和允许的 Vout 压降是多少?
答:
根据数据表中显示的波形、当应用 VIN = 5V、VOUT = 1.8V、IOUT = 1 ~ 2A 时、输出压降约为50mV
计算后,百分比= 50mV/1.8V *100%= 2.78%
对于 VOUT = 0.6V、我们预计负载瞬态不会比典型应用 VOUT = 1.8V 的结果差
纳尔逊:
借助 EVM 和网络分析器、您可以评估您的设计的稳定性。 如果相位裕度大于45°、您的系统将保持稳定。
带宽将决定转换器可以执行的频率、并定义瞬态性能。
本:
负载阶跃反映带宽限制的速度有多快? 它是否与振铃相关? 传统的电子负载无法生成快速阶跃、您能否帮助确定具有合适负载阶跃的系统带宽?
纳尔逊:
现在返回到低瞬态的条件。 这些都适合您吗?:
VIN = 3.3V、
Vout = VREF = 0.6V、
L = 0.47uF、
COUT = 10uF x 3、
Iout = 0至4A、
上升/下降时间= 1us
本:
是的、上面的这种情况是可以的、我们还需要了解 CCM 到 CCM 瞬态下的运行情况
您能否提供其他案例作为参考?
我列出了以下请求
输入电压(V) |
输出电压(V) |
输出电流(A) |
L (μH) |
COUT (UF) |
负载阶跃@上升/下降(μs) |
3.3. |
0.6. |
0至4 |
0.47. |
10 x 3 |
1 |
3.3. |
0.6. |
1至4 |
0.47. |
10 x 3 |
1 |
5. |
0.6. |
0至4 |
0.47. |
10 x 3 |
1 |
5. |
0.6. |
1至4 |
0.47. |
10 x 3 |
1 |
5. |
1.8 |
0至4 |
0.47. |
10 x 3 |
1 |
5. |
1.8 |
1至4 |
0.47. |
10 x 3 |
1 |
此致
本
您好 Ben、
您将在下面找到所需的负载瞬态。 我将在明天继续答复你的其他评论。
单个 | 多个 | |
3.3V 输入、0.6V 输出电流、0至4A | X | |
3.3V 输入、0.6V 输出电流、1至4A | ||
输入电压为5V、输出电压为0.6V、输出电流为0至4A | X | |
输入电压为5V、输出电压为0.6V、输出电流为1至4A | ||
5V 输入1.8V 输出电流0至4A | ||
5V 输入1.8V 输出电流1至4A |
此致
Nelson
Ben、您好、感谢您的耐心等待。
我希望收集到的瞬变能帮助您找到有关您的设计的结论。
在将我提供的结果与数据表中的结果进行比较之前、了解 IOUT 的压摆率非常重要。
IOUT 上升速度越快、VOUT 下降越大。 因此、了解您需要以多快的速度交付 IOUT 非常重要。
我收集了一系列讨论负载瞬态和转换器带宽之间关系的材料。 有一些公式同时涉及这两者、但如视频系列中所述、它们是近似值。 当前的方法是设计满足目标阻抗:
https://training.ti.com/understanding-transient-response-time-and-frequency-domain
https://training.ti.com/output-capacitor-selection-using-target-impedance-approach?context=1139912-1139915
https://training.ti.com/dc-load-lines-how-they-can-benefit-your-next-design?context=1139912-1139916
此致、
Nelson
Zhihua 您好、
在 测量低频区域的波特图时、CH1信号的低 SNR (FB 处的电压为青色)可以解释这些非典型相移。 品红色的 CH2为 VFB+正弦干扰:
信号由来自开关和输出电容器寄生效应的高频噪声进行调制。
VNA 或 FRA 很难提取低频分量并定义相位。
通过改进的设置和更好的电缆、我们能够获得更合理的波特图、请参阅绿色曲线:
低频时的峰值与高 Q 极点相关、这可能是补偿器传输响应的一部分。
具有更高的增益意味着系统更好地抑制干扰。
我检查了较低频率下转换器的输出阻抗。 输出阻抗与转换器输出端的电压和电流相关。
在低频时、Vout 和 Iout 同相。 在3kHz-5kHz 之间的低频极点之后、Vout 变为180度 w.r.t 的相移 输出电流。
此致
Nelson
你好 Nelson
感谢您按要求生成的负载瞬态!
这对我们有利!
输入电压(V) | 输出电压(V) | 输出电流(A) | L (μH) | COUT (UF) | 负载阶跃@上升/下降(μs) | 输出偏差(%) |
3.3. | 0.6. | 0至4 | 0.47. | 10 x 3 | 1 | 8、16 |
3.3. | 0.6. | 1至4 | 0.47. | 10 x 3 | 1 | 4、8 |
5. | 0.6. | 0至4 | 0.47. | 10 x 3 | 1 | 8、16 |
5. | 0.6. | 1至4 | 0.47. | 10 x 3 | 1 | 4、8 |
5. | 1.8 | 0至4 | 0.47. | 10 x 3 | 1 | 9、3 |
5. | 1.8 | 1至4 | 0.47. | 10 x 3 | 1 | 1.4. |
如果预期的输出偏差应在 VOUT = 0.6V 时保持在大约2~ 3%、我们是否可以安装额外的输出电容器?
此外、另一篇文章显示了改进的波特图。
如何改进它?
也许我下次可以尝试这种方法。
谢谢
此致
本
你好 Nelson
感谢您的大力支持!
如前所述、您将花费一些精力来描述负载要求。
是否需要努力控制能够满足规格2 ~ 3%@ VOUT 的电流压摆?
此外 、我简要列出了进行测量时的差异
Nelson 的建议 | 本 | 对建议的好处是什么? |
短的同轴电缆 | 无源探头 | |
CIN 上的电解大容量电容器 | 无需额外的 CIN、将 EVM 保留为初始值 | |
10Ω Ω 注入电阻器 | 20Ω Ω 注入电阻器(传统?) | |
可变注射液位 | 可变注射液位、是的! 只是一个简单的试验、但不知道合理的尺寸是多少 | 考虑更好的 SNR? |
纯电阻负载 | 恒流模式下的电子负载 |
请您简要评论一下吗?
此致
本
您好 Ben、
让我重新表述我的最后一个回答。 我建议以1us 的上升/下降时间执行负载阶跃、因为您的请求中未提及此参数。 这是一个任意值。 从您使用 TPS62827X 供电的 MCU 或处理器的数据表中获取更多信息将会很有帮助。 您的负载可能不需要4A/us 的压摆率、而是500mA/us、因此放宽此参数肯定会改善 Vout 行为。
改善负载瞬态的另一个想法是选择始终以强制 PWM 模式运行的器件。 这种变化将特别改善 Iout 从0A 开始的测试用例。 但是、在无负载运行时、您将消耗一些 mA 的电流。
关于您的查询:
本 | Nelson 的建议 | 优势 |
无源探头 | 短的同轴电缆 | X1无源探头也很好。 使用同轴电缆、您可以获得非常小的接地环路、从而减少外部噪声的耦合。 不建议使用 X10探针、因为它们会显著衰减信号。 |
无需额外的 CIN、将 EVM 保留为初始值 | CIN 上的电解大容量电容器 | Vin 变化更小、因此电源更理想。 |
20Ω Ω 注入电阻器(传统?) | 10Ω Ω 注入电阻器 | 这两种方法都是很好的价值。 20Ω Ω 电阻器将更大的干扰传输到反馈环路、但干扰的大小可以随注入电平而减小。 |
可变注射液位、是的! 只是一个简单的试验、但不知道合理的尺寸是多少 | 可变注射液位 | 需要考虑更好的 SNR? 是的,完全正确。 在低频时、FB (CH1)上的噪声可能与正弦响应的信息重叠。 |
恒流模式下的电子负载 | 纯电阻负载 | 电子负载有一个控制环路来保持 Iout 恒定、这可能会在波特图上产生失真。 |
此致
Nelson