[参考译文] LM5156-Q1：升压输出低于目标电压、FB 引脚未稳压

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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/995317/lm5156-q1-boost-output-below-target-voltage-fb-pin-not-regulated

器件型号：LM5156-Q1
主题中讨论的其他器件：LM5156、 TINA-TI、 LM51561-Q1、 LM51561、 LM5156EVM-BST

本周、我参与了有关最新设计原型的帮助、该原型使用 LM5156将3.7V 系统电压升压至24V。该转换器是由我在 WEBENCH 的同事设计的(webench.ti.com/.../SDP.cgi

我们遇到的问题是、它不会产生设定的输出电压：

-在无负载和负载(10到100 mA)条件下、我们得到的电压不是24.6V、而是~22V、

- FB 引脚未达到1.0V、而是处于稳定状态下的0.94V 电平

- COMP 引脚电压(处于稳定状态)为~1.24V、

-尝试将输入电压或输出电压低至9V 未解决问题。

重要的是、输出电容器不同- 我刚刚注意到我们有 Wurth AS5H-F29、它似乎具有很小的纹波电流能力(https://www.we-online.com/catalog/datasheet/865230645010.pdf)、但在 parrallel 中添加额外的低 ESR 电容器并不能解决问题。

大多数输出电压设置为24V 的情况下无负载、稍后设置为9.4V 的情况下具有1.5k Ω 电阻负载。后来的输入电压为4.0V、而之前的输入电压为3.7V。我确实确保了 SS 高于 Vref (1.0V、它大约为 Vin - 0.6V 至1.0V)。控制器对尝试将 FB 拉高或拉低的行为做出响应、与 COMP 和 SS 相同(我曾尝试将50k 电位计作为可变电阻器上拉/下拉)- FB 引脚始终保持低于预期、即当 SS 处于0.9V 时、FB 处于0.84V

电流感应电阻器电压(3m Ω)、栅极驱动。

栅极驱动占空比(注意其抖动)

电流感应电阻器电压(3m Ω)、栅极驱动。 (光标来自之前的测量、无需特别注意)

FB 引脚、最高电平为940mV

VOUT (预期为9.4V)、COMP、SW 节点

VOUT、栅极驱动、SW 节点-输出电压上升几乎看不到

在使用 TINA-TI 的情况下、我尝试获得相似的结果、但无法做到。重要的是、FB 和 VCOMP 在稳态条件下似乎都具有~1.03V 的电压。

欢迎提供任何形式的帮助(包括共同的经验和想法)。

此致、

MKU

4 年多前

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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Marcin、您好！

感谢您的联系。我看到您共享了 WEBENCH 文件、还可以共享原理图吗？

此致、

Elisabetta

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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您好、Elisabetta、

请参阅下面的原理图-在当前状态下、我已将33k 与 R38并联焊接、从而得到~21k、这应该得到9.4V

此致、

MKU

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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Marcin、您好！

感谢大家分享原理图。我看到 COMP 引脚上的 C80为33nF、您电路板上是否也有这种情况？该值很大、我建议减小该值、否则转换器可能没有足够的相位裕度并变得不稳定。请尝试使用几百 pF (例如400pF)甚至1nF 最大值、并检查转换器是否稳定。

我期待您的回复。

此致、

Elisabetta

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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您好！

我只读了您的回答、我将在时间允许时尽快尝试您的建议并分享结果。您是否认为即使 SS 确实达到高于 Vref 的电压(此时无关紧要)、情况也可能如此？

不过、我有一个关于该问题的更新、不同的道路-在调试过程中、我们开始怀疑芯片本身(或其来源：EMS 刚刚确认部件是从 TIshop 获得的、因此这里没有简单的答案)。长故事简短地说、今天 LM51561-Q1到了、我更换了芯片、设计工作正常。我还没有去测量瞬态、也不得不把它放在第二天。从数据表中可以看出、唯一的区别是新放置的 IC 具有过流斩波保护、这可能有助于防止不稳定的环路...

你怎么看？

当我键入时、我必须首先弄清楚我要做的事情、因为我手头只有一个电路板-我可以测量启动瞬变、返回到原始芯片并尝试您的建议、等到我拿到第二个有故障的电路板上、或者只需将可疑 IC 放回原位、然后再试一次。

此致

MKU

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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Marcin、您好！

C80是一个高频电容器、通常如果电容器过大、可能会导致稳定性问题。第一个芯片在某些测试期间是否损坏(例如负载或线路瞬变)？正确、LM5156和 LM51561之间的唯一区别是断续模式。我建议现在检查 LM51561的行为方式(尤其是进入间断模式时)、如果您有时间、请尝试检查第一个芯片和较低的 C80电容发生了什么情况。您还可以仔细检查 Excel 快速入门计算器上的波特图，以查看循环的行为和相位裕度： https://www.ti.com/lit/zip/snvc224

此致

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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Elisabetta、您好！

上周我还有其他一些工作、无法将我的手放在板上；今天、我只有几分钟时间尝试讨论过的内容。

1.我恢复到讨论过的 IC (LM5156)并将输出 FB 分频器恢复为原始比率；器件未正确调节。 FB 上的电压在我手头的板上达到大约0.94V。

提醒：我有此电路板的第二个副本、它在 FB 引脚上调节至~0.78V。这两种器件是在我们的 EMS 中从同一批元件同时组装的、并且自首次上电以来一直以这种方式运行。这就是为什么我不认为这是损坏芯片的问题、但毕竟、EMS 是问题所在？

2.我删除了 C80：器件现在将 FB 引脚上的电压调节至0.98V。更接近、但仍然超出我的喜好；应高于24V 的输出电压为22.8V。使用 DMM 进行测量、因此我不确定输出有多大噪声、由于存在噪声、它可能会读出高电平。

当我再多花几分钟时间时、我将使用示波器测量它并查看它的外观。

同时、我也不是很好。

此致

MKU

更新：
正如我所预期的那样、当 C80被关闭时、由于那里的尖峰、FB 引脚的 DMM 测量是固有的。这可能会对环路稳定性产生一些影响。平均电压仍为0.94V

我确实将 WEBENCH 模型拉至 TINA-TI、并比较了具有/不具有相应组件的仿真结果。移除电容器后、VCOMP 上会出现更多噪声、ICOMP 也会明显不同。但是、我不认为仿真是黄金、因为它与现实之间的关系太弱。请参阅随附的结果、其中包含"C80"(第一个)和不包含(第二个)

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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Marcin、您好！

感谢您的回复。移除的电容器是高频电容器、因此在某种程度上预计会有一些噪声。您是否还尝试使用较小的 C80值？您是否查看波特图以了解您的相补角是多少以及您的截止频率是多少？您也可以共享布局吗？

此致。

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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Elisabetta、您好！

同样、忙碌的一周-我已经启动了具有不同稳压器 IC 和较低输出电压的电路板的修订版、以便继续项目、这次成功。解决此问题仍需寻找解决方案...

在 C80中放置470pF 时、之前发布的噪声消失了、但仍然无法调节至设置电压。

同时、我让仿真运行更长时间

在下面、我连接布局；为了清晰起见、我在组件顶部放置了标识符。在我看它时、我不喜欢它(尤其是反馈分压器、R41如何接地以及 R38如何在 D3之后立即连接到24V_OUT)。

但不解释为什么一个电路板稳压至22.6V、而另一个电路板稳压至15.3V…… (第二次捕获是在前一次关断后在第二个电路板上快速进行的、输出电容器未放电、但重点是显示经调节的输出差值)

我有一个实验、将尽快分享结果(不要喘口气)。

再次感谢您的帮助！

此致

MKU

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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Marcin、您好！

感谢您的最新动态、我将继续关注进一步的发展。 FB 分压器是一个敏感组件、应尽可能靠近 IC 放置、连接在 Cout 之后(以避免二极管产生噪声)、最好是具有模拟和电源接地。您是否有一个 LM5156EVM-BST EVM 可用作比较？

此致、

0 admin 4 年多前

TI__Guru**** 2529900 points

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您好、EM、

同样、由于优先级较高、延迟时间较长... 但今天我相信我确实做到了残忍，但我认为重要的是，进行试验。

由于电路板现在在我的公司中被正式取消控制(我们不会将其用于进一步的产品开发)、我可以拆分这两个电路板。我断开了反馈环路、方法是从分压器(R38)上拆下电阻器、并连接了外部受控电压。然后、我删除了 C80、高分辨率 DMM 观察到 R46、以查看流经它的电流方向。本实验的目的是查看器件的第一个控制环路、最重要的是内部基准阈值。

我确保 SS 引脚电压高于1V (实际电压约为3V、因此具有安全裕量)。我从反馈引脚处的1V 电压开始、然后缓慢降低电压、以查看器件何时开始升压输入电压(查看栅极和输出电压)。

两个电路板的结果不同！

首先、稳压至设定电压~70%的"最差"电压仅在 FB 低于0.62V 时才开始运行。在这个状态下、输出电压"尽可能高"(50V'ish)。然后、我斜升、在小磁滞之后、我可以将输出稳定在中间电平、当我将反馈电压设置为0.65V 时、器件停止运行、远低于1V 的数据表值。这在从 COMP 引脚流出的电流上是完全可见的、对于较高的反馈值、它会持续灌入电流、而对于较低的方向则会发生变化(正如我对尝试调节的器件所期望的那样)。

其次、调节至设定电压的~95%、类似的实验表明、它开始更快地运行、但对于我的猜测、仍然是"低"(FB 电压)、但在我降低至~0.70V 后、它达到了最大输出电压(~50V'ish)、当我斜升回时、它保持在~0.94V

本实验的结果与初始观察结果相关、即器件调节到一定比例的设定电压；在我看来、内部基准电压是断开的。由于我们从 Mouser 获得的替换 LM51561Q 在同一电路板中具有完美的工作效果(我在电路板上使用时进行了一些来回切换)、我倾向于相信我们要么得到了假冒器件、我们的 EMS 在器件来源方面并不完全透明 (声称器件来自 TI 商店)或器件在焊接过程中损坏(我怀疑这一点)、因为我在所有3个芯片上都使用了相当多的过热和焊接周期、其中包括我们的更换芯片、没有一个芯片显著改变了它们的特性)。

我在业余时间可以做的最后一件事是重复今天的 LM51531Q 实验并报告结论、但我认为事实证明这一案例足以解决问题。

此致、我希望此主题将帮助其他设计人员调试其直流/直流转换器设计。

MKU

电源管理（参考译文帖）

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[参考译文] LM5156-Q1：升压输出低于目标电压、FB 引脚未稳压