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[参考译文] LM3405A:未达到预期效率

Guru**** 1703840 points
Other Parts Discussed in Thread: LM3405A, TPS92200, LM3405
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/1037290/lm3405a-not-getting-the-expected-efficiency

器件型号:LM3405A
主题中讨论的其他器件: TPS92200LM3405

我使用 LM3405A 在 Iout = 0.7 - 1.0A、Vin=12v 时驱动单色 LED (Vf=2.5、3.1或3.3V)。 根据初始测试、我只能实现大约70%的效率、而不是数据表图中显示的~80%的效率。 1 - 3。 我怀疑这是由于在 SW 引脚(Trise、Tfall)上测得的上升和下降时间较慢而导致的高开关损耗(PSW)。 I Measure Trise = 33ns 和 Tfall = 28ns、明显高于表2中显示的值。 导致这种情况的原因是什么?

我目前正在使用外部源(VExt = 5V)来生成 Vboost、但在最终设计中、我计划使用表14中的替代方法(并联配置中的齐纳二极管)。 以下是一些相关的组件规格:

升压电容 C3:0.01µF μ F MLCC、25V、X7R、10%、0603封装。

升压二极管 D2:肖特基二极管、Vf=0.35v、30V、100mA、0603封装

电感器:6.8µH μ H、1.6A、DCR = 90mΩ μ H、4.0 x 4.0mm

环流二极管 D1:肖特基、Vf=0.44v、30V、2A

我尽可能遵循 PCB 布局建议。  

我刚刚发现、与 BOM (表3)中列出的且在 LM3405A 演示板中使用的物理尺寸更大的电感器相比、电感器的直流电阻(90mΩ Ω)相对较高。 我没有重点介绍这一点、因为 LM3405A 芯片看起来比电感器热得多。 我看到一个25°C 的芯片表面 Δ T、Iout=0.7A 时没有散热器或气流。  

谢谢!

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    大家好、因为这是中国中秋节、所以专家将在周三之后回复您。  

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    您好!

    如果您非常关心效率、TPS92200如何? 这是一款同步降压 LED 驱动器、与 LM3405A 相比、效率更高。 此外、它不需要外部齐纳二极管。

    Robin

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    感谢您的回答、但这不能解决我的问题:

    我根据性能和电流可用性选择了 LM3405A

    2.我已经投入了大量精力来开发基于 LM3405A 的 PCB

    TPS92200目前不能从美国主要分销商(DigiKey、Mouser)获得

    4、即使不像 TPS92200那样好、也可以达到 LM3405A 的额定效率。  

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    您好!

    您能不能描述一下效率测量方法、包括放置电压和电流表、更适合拍照。 我假设效率较低是由测量导致的。

    Robin

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    您好!

    我现在正在休假、但下周回来时会提供测量数据/图片。 现在、我可以说我的测量值与基于数据表第8.1.8节中的公式的功率耗散预测相当一致。 具体而言、如果我能够如表2所示实现 Trise = 18ns 和 Tfall - 12ns、根据所附电子表格、在 Iout = 0.67A 时效率将为82%。 但是、当我的实际 Trise 值= 33ns 且下降值= 28ns (10-90%级别)时、预测的效率为76%。 我的测量结果表明、可能比这更糟糕、但我下周将获得更准确的数据。  

    在  相同的工作参数下、与现成的驱动器板(基于 AL8805W5)相比、芯片/电路变得非常热。  

    谢谢、

    Keithe2e.ti.com/.../LM3405-Part-Values.xlsx

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    大家好、我现在回来了。 当我离开时、我收到了一个新的电流探头、今天我以0.68A 的电流测量了 LED 电流。我之前测量的电流为0.67A。 但我还测量了 LED VF、发现它远高于数据表(Cree XML-RGBW)中的标称值。 例如、绿色 LED 测得的 Vf=3.42V。 这意味着提供的功率为0.68*3.42=2.33W。 提供给驱动器电路的功率为0.24A * 12V = 2.88W。 因此效率为2.33/2.88 = 81%。 这与数据表更加一致。 红色 LED Vf=2.74V、该 LED 的效率为74%。

    我仍然对 SW 引脚上的缓慢上升/下降时间感到不安。 我重新进行了测量、这些测量值与我之前说过的一致:

    Trise = 34ns、Tfall = 25ns (请参阅随附的照片)

    SW 引脚上的 PWM 信号具有预期的频率和占空比、但抖动约为40ns (请参阅图片)。 不知道这是否重要。  

    如果上升/下降时间更符合数据表中提到的小得多的值、我似乎可以获得更高的效率。 有什么想法吗?

    谢谢、

    Keith

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    10.1-10.7是中国的名义假日,我们的专家将在10.8之后回复您。 如果是紧急情况、请直接与被分配的人员联系

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    您好!

    SW 节点上不应存在抖动。 这种现象是否能够成功地重复发生?

    Robin  

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    您好!

    抖动是连续的。 我只能通过在示波器上使用单次触发来获得干净的迹线。  

    我将在同一电路的另一个副本上进行相同的测量、并在1-2天内报告。  

    基思

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    我在第二块电路板上的测量结果相同。 ~40ns 的连续抖动以及缓慢的上升/下降时间。

    基思

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    您好!

    它看起来环路有点不稳定。 请增大输出电容值、我认为这应该有所帮助。

    Robin

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    对于输出电容(C2)、我目前使用的是采用1206封装的1µF X7R MLCC。 我将对其中的两个进行堆叠、以查看2µF Δ Σ 是否会带来改进。 但是、您认为这会对我的核心问题(过度功耗)和我注意到的缓慢上升/下降时间产生影响吗?

    谢谢、

    Keith

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    我尝试了以下配置、但没有一种配置会对 SW 引脚的波形产生任何明显的影响(抖动、缓慢上升/下降):

    将输出电容(C2)从1µF μ F 增加到2µF μ F

    2.卸下 C2

    3.同时取下前馈电容器(C4)

    基思

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    您好!

    我得到了它、我将在工作台上测试它。

    Robin

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    Robin、

    有任何进展吗?

    谢谢、

    Keith

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    我刚刚收到 并测试了电路板的新版本、该版本使用齐纳二极管方法生成 Vboost (请参阅原理图中随附的代码段)。 总体性能大致相同、但 SW 引脚上的抖动现已消失。 我不知道这是由电路微小变化还是布局稍有不同造成的。 效率约为78-81%(取决于 LED 颜色)、这似乎是我使用此器件时获得的最佳效率。  

    我现在将继续使用此器件、但如果有人重新供货、我想尝试使用 TPS92200 (有什么想法吗?)。  

    基思

    基思

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    您好、Keith、

    我认为 TPS92200在今年内不可用...因此目前、LM3405是最合适的候选器件。

    BR、

    Robin