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[参考译文] LMR36520:LMR36520ADDA、3.3V 和9V 确认、可闻噪声@-9V

Guru**** 2503395 points


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/1032490/lmr36520-lmr36520adda-confirmation-for-3-3v-and-9v-audible-noise--9v

器件型号:LMR36520

尊敬的*:

我们在 LMR36520ADDA 中针对3.3V、9V、-9V 三种不同的电压轨进行了设计。

所有三个转换器的原理图:

e2e.ti.com/.../3V3_5F00_9V_5F002D00_9V_5F00_LMR36520ADDA.pdf

所有三个转换器的效率测量:

e2e.ti.com/.../LMR36520ADDA_5F00_Efficiency.xlsx

1) 3.3V、您能否确认示波器图是否符合预期?

VIN =从12V 到24V

Vout = 3.3V

Iout_max = 2A

1A)空载开关点 (PFM)

1b) 200mA 负载开关点 (PFM BOUNDARY PWM)

1C) 400mA 开关点(PWM)

----------------------------------------------------

2) 9) 9)、请确认示波器图是否符合预期?

VIN =从12V 到24V

Vout = 9V

Iout_max = 1A

2A)空载开关点 (PFM)

2B) 140mA 负载开关点 (PFM BOUNDARY PWM)

2C) 400mA 开关点 (PWM)

----------------------------------------------------

 

3)-9V、这里有问题

3A)当输入电压为12V 且负载电流超过600mA 时、我们会听到可闻噪声

3B)当输入电压为24V 时、我们有负尖峰

VIN =从12V 到24V

Vout =-9V

Iout_max = 1A

3c)无负载开关点 Vin 12V  (PFM)

3)无负载开关点 Vin 24V (PFM)->负尖峰  

3e) 50mA 负载开关点 Vin 12V (PFM)

3F) 40mA 负载开关点 Vin 24V (PFM) ->负尖峰

3G) 200mA 负载开关点 Vin 12V (PWM)

3h) 400mA 负载开关点 Vin 24V (PWM) ->负尖峰

3i) 700mA 负载开关点 Vin 12V ->可闻 噪声

3j) 500mA 负载开关点 Vin 12V -> 转换为可闻 噪声

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 有关可闻噪声的其他信息  

@μ V Vin=12V 噪声、超过 600mA

当超过 630mA 时、@ Vin = 13V 噪声

@μ V Vin=14V 噪声、超过 1000mA

----------------------------------------------------

有关负尖峰的其他信息

当超过 Vin=19V 时、我们开始看到负尖峰

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此致、

David。

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    尊敬的 David:

    在最底层的设计中、您会遇到一定程度 的不稳定性。

    在 IBB 设计中、传递函数中引入了 RHP 零点、这些器件的内部补偿面向1/10-1/5交叉频率400k-2.1M、现在通常需要一个大前馈电容器来增加交叉频率之前的相位、我可以假设这低于20k。

    看起来您在 FB 网络中有注入电阻占位符。 您是否有可用的频率响应分析器?

    我想确定实际的交叉频率、然后我们可以看到稳定所需的 CFF。

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    您好、Marshall、

    我假设评论是关于-9V 设计(IBB)、而3.3V 和9V 设计的行为符合预期?

    是的、我们在布局中提供了一个封装、我们可以在其中放置一个 CFF。 此外还有 R287 = 0r (这是注入电阻占位符的意思?)。  我们目前没有 可用的频率响应分析器 。

    是否可以 使用示波器确定交叉频率? 如果是,如何做到这一点?

    当 Vin = 24V 时、开关波形中的负峰值会怎样?

    此致、

    David。

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    尊敬的 David:

    是的,我的评论是关于 IBB 的。 是的、根据您共享的波形、我为其他设计分析的原理图显示正常。

    可以使用示波器确定交叉频率。 "最简单"的方法是施加受控制环路带宽限制的负载瞬态。 IE:500mA/us 转换、1A 阶跃(确保您不会达到电流限制)。

    交叉频率的周期是 转换器开始恢复到标称设置电压所需的时间。

    参见图49  

    https://www.ti.com/seclit/ml/slup340/slup340.pdf

    在担心 SW 的负峰值之前、我首先要确保我们的设计稳定。 在我看来,我们目前并不是这样做的。

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    您好、Marshall、

    这里是测量值、请注意、我们 必须在示波器上设置-9V 偏移、以捕获瞬态响应。

    如果我们测量的是正确的、则 f_cross = 22kHz、根据 SLVA289B

    第5页图7.

    此致、

    David。

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    尊敬的 David:

    这种测量对我来说很有意义、我们可以很清楚地看到、您遇到了稳定性问题。

    我建议对所需的 CFF 执行计算并执行相同的测量以查看增量。

    SLVA834有一个设计示例、其中的情形与您看到的情形类似。

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    尊敬的 Marshal:

    1)

    我们根据第4页的公式3进行了计算->得到的值为36pF、因此我们在电路板上使用了33pF

    这里是测量值(蓝色表示负载阶跃1A = 10V/10Ohm)

    放大了

    仍然存在一些振荡、 也是针对噪声、上次噪声在600mA 负载下启动、现在噪声在800mA 下启动  

    因此有了改进。 一件事是、我在设计原理图时进行了计算、发现 我设计了这个原理图  

    I_max=0.5A 而不是1A (我的错)、我们的设计稳定至0.5A、无噪声。 可能是因为电感器不适合1A 运行?

    2)更新版本越小 、当 VIN = 24V 且 Iout 低于最大0.5A 时、SW 点的负电压尖峰就越小

    此致、

    David。

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    尊敬的 Marshal:

    我还注意到了另一件事。

    测量结果是我的最后两篇文章、其中以1A 阶跃和 Vin=24V 进行测量

    现在、我将 Vin 更改为12V (因为我们在12V VIN 下看到不稳定)

    这是 Vin= 12V 和0.5A 阶跃、我们具有 fc = 20kHz、就像以前一样(无 CFF)

    这里是 Vin=12V 和1A 阶跃、现在是输出振荡、我们得到 fc=10kHz  (无 CFF)

    我们应该看哪一个?

    此致、

    David。

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    尊敬的 David:

    假设在可瞬时波形中、器件以 CCM 运行。 根据 这一事实、您会说在较低的输入电压下会出现问题、其中电感纹波会更小、因此电感过零可能不会受到影响。

    在 CCM 模式下、对于 IBB 和类似类型的拓扑、系统中引入了 RHP 零点、从而导致一些稳定性问题。

    在 DCM 下、系统是一阶且固有稳定性。

    我会评估 CCM 波形。 这可以通过测量电感器电流并确保电感器电流在开关周期内大于0来确认、或者、在低侧导通后、SW 节点上从未有振铃。 该振铃是低侧关断、两个 FET 呈三态的结果、并导致输出电感器和 SW 节点电容之间发生能量振荡。

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    您好、Marshall、

    我们测量了流经电感器的电流(我们在 IC 开关引脚和电感器之间焊接了100m Ω 电阻器)。

    1) Vin = 12V、I_LOAD = 0A (无负载)、无 CFF

    2) Vin = 12V、I_LOAD = 100mA 、无 CFF

    3)  3) Vin = 12V、I_LOAD = 500mA 、无 CFF

    4) Vin = 12V、I_LOAD = 600mA 、无 CFF、转换

    5) Vin = 12V、I_load = 650mA 、无 CFF (电流达到0)

    8) Vin = 12V、I_load = 850mA 、无 CFF (电流达到0)

    此致、

    David。

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    大家好、David、图8看起来不稳定。 我建议继续实施 CFF。 我共享的设计资源提供了计算的分步式。 如果您想让我回顾一下、我可以。

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    您好、Marshall、

    我是 David 的同事、很高兴见到您。

    遗憾 的是、目前公司中没有注塑变压器、但我们计划获取它、无论如何、我们都使用阶跃响应(470mA 阶跃、V_ IN = 12V)进行了测量。

    *请注意,此转换器在反相降压模式下工作,V_OUT 为-9V



      (CH1 - V_OUT 瞬态、Ch2 -负载电压瞬态)

     
    有关交叉频率定义的信息、请参阅 应用报告 SLVA289B、了解我们的情况为15.62kHz

    否则、您之前说过;

    [引用 userid="368301" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1032490/lmr36520-lmr36520adda-confirmation-for-3-3v-and-9v-audible-noise--9v/3818245 #3818245"]交叉频率的周期是 转换器开始恢复到标称设置电压所需的时间。




    对于计算、我找到了一些公式、我不确定是否需要使用该公式

    1)从 LMR36520ADDA 数据表中删除了"CFF"部分、说使用 应用报告 SLVA289B



    求解 此 公式 我得到的值为 CFF≈306pF (R1 = 100k、R2 = 12k4)

    2) 2)应用报告 SLVA834 公式  

    求解 此 公式 我得到的值为 CFF ≈50pF (R1 = 100k)

    我们还试图 盲目 地将一些 CFF 值设置在 15pF 到300pF 之间、但 没有成功。 在没有 CFF 电容器的情况下、我们遇到更糟糕的情况、响应 涉及许多振荡 或完全 不可稳定的系统。  

    此致 Mateo

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    您好、Mateo、

    我理解这里的沮丧。 如果 CFF 不允许您在任何地方实现稳定、则输出电容器上可能会有一点亮。

    我建议将陶瓷电压更改为4 x 22uF 16VDC。

    或者、除了电流陶瓷电容、您还可以尝试添加低 ESR 电解电容、即100uF。

    您可以通过使用电解 ESR 来消除 CFF:50m Ω、但考虑该 ESR 的温度系数时、这种方法可能会有点凌乱。   

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    您好、 Marshall、

    是的、您正是关于输出电容器、我们将 输出电容器从4个10uF 增加到8个 10uF、现在我们拥有 500mA 及更高的稳定系统输出电流(我检查了高达900mA、系统稳定)

    1) 24 V 输入电压、500mA 阶跃响应


    2) 2) 12V 输入电压、500mA 阶跃响应

    我 对  开关点的负尖峰还有另一个问题、如下图所示  

    3)输入电压24V,无负载

    这是正常 行为? 较低的值应为-Vout、此尖峰中有额外的5V 电压  

    也许我们应该  像下图那样使用并联二极管? 此图来自 应用报告 SNVA856A 第6页。我们没有找到任何有关这种并联二极管 的说明 、它会影响开关点的波形。  


    此致 Mateo

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    Mateo、您好、很高兴听到这个消息。

    对于负尖峰、这似乎可以、在棒球场中、我可以通过回弹、硬开关直流/直流转换器实现我所期望的效果。

    为了确保最大限度地减小误差、请确保您遵循数据表中的布局最佳实践。 如果您希望我查看您的布局、请打开单独的主题以进行布局审阅。

    您提到的二极管与非同步解决方案有关。 您在选择转换器时使用同步控制、因此无需考虑。