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[参考译文] TPS61089:降低纹波电压

Guru**** 682950 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61070, TPS61089
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/1000131/tps61089-reducing-ripple-voltage

器件型号:TPS61089
主题中讨论的其他器件:TPS61070

我们将其用作3.3V 至5V 的电源、并且需要小于5mVpp 的极低功耗纹波。

我们当前的原理图如下所示:

当我们对输出进行交流耦合并使用2引脚电压/接地测试点进行测量时、接地引脚缠绕在我们的探头引脚接地以实现最短环路时、我们得到~10mVpp、如下所示。 由于我们无法在电源输出端进行测量、因此我们在离电源较远的电源平面上进行测试。

如下所示、当加载下游电源时、我们的电源输出在极短的时间内出现8A 峰值电流、这会导致初始负电压尖峰。 我们可以添加更多大容量电容来解决这个问题、但现在这不是问题。 我们想知道如何进一步降低~10mVpp 纹波。 我们是否应该(1)增加输出端较小值的电容器、(2)按照 TPS61070的建议在反馈和输出之间尝试添加一个较小值 nF 值的电容器、或者(3)我们是否应该考虑修改极点/零点补偿?  

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    您好 Dale、

    感谢您的参与。

    遗憾的是、我无法清楚地看到所附的原理图。 请上传高分辨率图片。

    通常情况下、前馈电容器不会影响稳态 PWM 模式输出纹波。 该补偿仅影响负载瞬态/线路瞬态 Vout 下冲/过冲性能。 具有低 ESR 的陶瓷电容器可以降低输出纹波。 请尝试在输出端添加更多陶瓷电容器。

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    Zack、供参考我将通过电子邮件向您发送原理图、因为 E2E 表单不断缩小。  

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    您好 Kannan、

    根据电流波形、输出纹波已经小于10mV。

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    您好、Zack、

    根据初始帖子、我们希望该纹波小于5mVpp。 布置的初始波形采用较低的分辨率和带宽范围。下面是一个具有更好范围的波形。 蓝色迹线是纹波电压、读数约为200mVpp。 对于进一步降低纹波电压、您还有其他建议吗? 我们想知道、我们添加的铁氧体磁珠的变化、例如对其进行调整是否会有所帮助? 我们将根据您的建议尽快尝试使用其他低 ESR 电容器。

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    您好 Dale、

    1.当您测量的负载电流高于 Vout 交流纹波时、我是否知道负载电流?  

    除了在输出端添加低 ESR 陶瓷电容器外、还需要注意陶瓷电容器的位置。 建议将低 ESR 陶瓷电容器放置在非常靠近 IC Vout 引脚和 GND 引脚的位置。 请参阅以下布局示例:

    您还可以分享您的布局吗?

    3、以上 Vout 交流纹波波形与 EVM 结果不同。 以下是在 TPS61089EVM 上测试的 Vout 交流纹波:

    您可以看到 Vout (交流)波形非常干净、是一个纯三角波形。  

    您是否使用了如下所示的正确测量技术:

    探测输出陶瓷电容器使用最小 GND 环路:

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    您好、Zack、

    测量期间负载电流为~3A

    2.我们的布局应尽可能遵循建议的准则,但空间受限。 我将通过我们的 TI 联系人将其发送给您。

    您的 POST 中的纹波电压为50mVpp。 这非常大! 这是我们可以预期的该电源的最小纹波吗?

    4.我们原来的帖子详细介绍了我们如何进行纹波电压测量。 我们正在使用短路接地环路测量方法、但由于测试访问问题、需要进一步测量电源下游。

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    您好 Dale、

    我得到了布局。

    1.请问您是如何测量输出纹波的? 在铁氧体磁珠之后还是在铁氧体磁珠之前?  

    2.对于3.3V 输入电压、5V 输出电压/3A 升压转换器、原理图上的 R7+R6为324k Ω、因此 TPS61089开关频率设置为~400kHz。 根据 Cout 纹波公式:Cout =(Vout-VIN)*Iout /(Vout*VRIPPLE*FSW)=(5-3.3)*5/(5*0.005*400k)=850uF。  

    理想情况下、当输出电容为0 ESR、850uF 时、输出纹波可能小于5mV。

    但是、850uF 陶瓷电容器的成本非常高、因此只需进行计算即可。

    铝电容器具有大电容、但 ESR 也非常大。  

    您可以将开关频率提高到更高(即1MHz)、以减小纹波、但仍有很大的间隙、以满足5mV 纹波要求。

    请问您为什么需要这么小的纹波?

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    您好、Zack、

    感谢您提供的更多信息和想法。 我们在铁氧体磁珠之后进行探测、发现附近的一些其他高速信号耦合、因此消除了这些信号始终处于导通状态。 由于我们的应用具有低端信号感应范围、因此纹波电压较低。

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    您好 Dale、

    总之、要降低输出纹波、请执行以下操作:

    1.提高开关频率。 但开关损耗会增加、效率会降低。

    2.添加更多 Cout 电容器。

    3.在输出端添加一个电感器并构建第二级 L-C 滤波器、以进一步降低输出纹波。 我没有比较过电感器与铁氧体磁珠。 您可以尝试一下。