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[参考译文] TPS61099EVM-768:特定负载条件下的声音。

Guru**** 614335 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61099EVM-768, TPS61099, TPS61071-Q1, TPS63900
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/966039/tps61099evm-768-audible-tones-under-certain-load-conditions

器件型号:TPS61099EVM-768
主题中讨论的其他器件: TPS61099TPS61071-Q1TPS63900

在某些负载条件下、TPS61099EVM-768会发出低电平的声音。

我想了解是否有其他人观察到这一点,以及如何在使用 TPS61099的设计中尽量减少或防止这种情况。

R1和 R2电阻器针对 R1=750k Ω(RC0402FR-07750KL)和 R2=249k Ω(RC0402FR-07249KL)进行了更改、以将输出电压更改为约4.0V

在 VIN=1.8V、VOUT=4.07V、负载=1.1kOhm、3.7mA 的负载条件下、当 TPS61099处于突发模式时、电路板会发出大约8kHz 的声音。

Vin 电流波形的周期为0.128ms 或频率约为8kHz、这正好与音调所在的位置有关。 我在手机上使用了频谱分析仪应用程序,它显示了与当前波形频率一致的8kHz 音调,因此我猜测电感器的开关频率。

Keithley 2460 SMU 用于通过3英尺测试引线为评估板供电、并通过3英尺电缆连接电阻箱来加载输出电压。

当使用不同的电源时、GWINSTEK GPD-3303S 电源发出的声音会降低、但仍然存在。 Keithley 2460的电流波形与 GW INSTEK 不同、这可能是音调振幅不同的原因之一。

实际产品将由两节串联的 AA 电池供电、该电池尚未经过测试。

此处是8kHz VIN 电流波形捕获、当 Keithley 2460在1A 范围和合规性下为电路板供电时、会产生可闻音调。

使用 Tektronix TCP0030A 电流探头进行测量、它放置在负 VIN 引线周围。

GW INSTEK GPO-3303S 电源、音频音调振幅较低。

同样、我要知道的主要问题是、在设计中使用 TPS61099器件时如何防止出现任何声音。

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    您好、Charlie、

    正如您在数据表中观察到并介绍的、该器件在轻负载下以突发模式工作以获得高效率、因此频率将降低。 声音是 不可避免 的、因此使用金属合金电感器将更好。 如果您不介意轻负载时的低效率、另一种解决方案是添加一个电阻器作为死负载。

    此致、

    徐玉辰  

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    Yichen、

    我有以下问题/请求、按优先顺序排列:

    • 评估板是否还在使用金属合金电感器、器件 DFE252012P-2R2M=P2? 根据 WEBENCH 针对我们的用例的建议、我计划在我们的设计中使用 LQM2HPN2R2MG0L 电感器、但它似乎是铁氧体型电感器、因此音频音调性能可能会更差。
    • 您能否提供并举例说明不太容易产生音频音调的2.2uH 电感器部件?
    • 导致音频音调的实际机制是什么? 电感器是否振动、什么是机械振动?
    • 您能否建议始终以连续模式运行的 TPS61099升压稳压器替代产品?
    • 当 Vin=1.8V 至3.8V 且 Vout=4.0V 时、保证连续模式所需的电流负载是多少、以及使器件保持连续模式所需的最小负载是多少。

    对于您建议通过向输出端添加足够的负载电流来使稳压器始终处于连续模式、这可能起作用、因为一旦器件处于连续模式、 然后、它将在相当类似的负载下保持在该状态、在切换到和离开连续模式时、似乎存在较大的迟滞。 例如、我观察到、在 Vout=5.0V 和 VIN=1.8V 时、需要12mA 或更大的负载电流才能使器件进入连续模式。 则需要0.2mA 或更低的电流才能使器件恢复到突发模式。

    如果器件在高电流模式下启动(例如>30mA)、然后切换到低电流模式(例如>0.3mA)、则稳压器可能会保持连续模式。

    如果我可以从 TI 接收或通过测试确定保证器件进入连续模式所需的最小负载、然后确定在我们的使用条件 VIN=1.8V 至3.6V、Vout = 4.0V 时使器件保持在连续模式所需的最小负载电流、 然后、我可以确定器件是否可以始终保持连续模式、同时仍满足电池寿命要求。

    谢谢、

    Charlie

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    您好、Charlie、

    1.与下面没有固定线圈的电感器相比, 金属合金电感器的性能更好。 我们没有样片、因为 TI 不是电感器供应商。  

    2.磁化过程本身会使 电感器振动,线圈 也会因电感器上方而振动。  

     3.突发模式和 PWM 模式的迟滞正常。 在不同的负载下、转换点不是恒定的。 因此、您可能需要更大的死区负载、以避免在整个负载范围内出现突发模式。

    如果您真的不需要噪声、则应选择强制 PWM 器件。 您需要什么工作条件? 我可以为您提供一些具有 强制 PWM 模式的推荐器件。 请注意、负载时的效率将降低。

    此致、

    Yichen  

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    您好、Charlie、

    以下是有关蜂鸣原因的更好的说明:

    https://www.coilcraft.com/en-us/faq/

     

    此致、

    Yichen  

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    Yichen、

    对于我们的设计的第一个修订版、我将使用与 TPS61099评估板 上相同的电感器 DFE252012P-2R2M=P2、因为它是金属合金电感器、应具有比铁氧体更低的可闻噪声。  

    我正在考虑使用更大的电感器,如 FDSD0420D-2R2M=P3 (4.2mm x 4.2mm),TDK 应用手册建议较小的电感器可能具有更好的性能,因为自然振动频率会更高:https://product.tdk.com/info/en/products/inductor/inductor/smd/technote/solution/acoustic-noise/index_mytdk.html/看起来较大的电感器会有更多的质量来帮助减少振动, 但自然振动频率也会更低。

    对于我们的用例、TPS61099将由两节串联的 AA 电池供源、因此 VIN=1.8V 至3.6V。输出设置为大约4.0V。平均负载电流范围为0.2mA 至大约5mA。 对于平均用户、平均电流应小于1mA。 峰值电流可能相当高、在50-70mA 的许多秒内峰值平均电流以及在高达200mA 的持续时间内小于1ms 的峰值电流。 系统的各个组件很少会产生异步峰值电流、这些组件可以相互排列。

    两节 AA 电池的使用寿命应为10-14天、无需更换。 本产品是一种治疗设备、在10-14天的试验期内为患者提供一组新电池、以查看该设备是否为患者提供医疗福利。 电池的使用寿命不需要超过10-14天的试验期、因此可能不需要极低的空闲电流。

    我认为稳压器实际上不会在系统中看到具有足够电容的200mA 电流、但我喜欢 TPS61099的一个方面是它应该具有足够的拉电流能力、以满足我们最极端的使用情况。

    我们的设计最初考虑了 TPS61071-Q1、它似乎具有恒定 PWM 模式、但由于静态电流更高且最大输出电流低于 TPS61099、因此未使用 TPS61071-Q1。  

    如果您还有其他更适合我们应用的恒定 PWM 稳压器、请告诉我。  

    Charlie

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    您好、Charlie、

    1.要更换电感器,您还可以考虑使用尺寸为4mm×4mm。的 XGL4020-222

    2.您的要求有冲突。 不能同时获取低轻负载功耗和 FPWM (强制 PWM)模式。 因为如果您不希望在低频下产生噪声、则需要 FPWM;但 FPWM 即使在空载时也会带来大电流消耗(几百 uA 或 mA 电平)、这使得低 静态电流 毫无意义。 请注意、空载电流不是静态电流。

    这取决于您的优先考虑。 我建议 先更换电感器、如果噪声仍然不可接受、您可能需要其他器件。  TPS63900是一款 IQ 仅为75nA 的降压/升压转换 器、可满足您的要求。 它仍会在轻负载时降低频率、但我从未听到任何噪声。  

    此致、

    Yichen

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    Yichen、

    对于该设计的第一个修订版、将组装并测试较小的电感器。 如果可闻噪声有问题、则将尝试使用较大的4.2mm x 4.2mm 电感器。 如果仍然存在可闻噪声、我们将了解如何使用 TPS63900或强制 PWM 模式器件、如 TPS61071-Q1。  

    我知道强制 PWM 模式的缺点是轻负载静态电流会大幅增加、但这对于产品的使用方式而言可能是可以接受的。

    我将关闭此问题。

    谢谢、

    Charlie