[参考译文] TPS54561-Q1：&gt；DCDC#39；s 5V 输出上的500mV 峰峰值开关噪声

你好 Jonas、

您能否完成此处所附的计算器工具以进行稳定性分析。

e2e.ti.com/.../8461.TPS54360_2D00_361FAMILY_5F00_CALC_5F00_TOOL_5F00_REVE.xls

您能否分享电感器电流、SW 和 VOUT 波形。 要准确测量 VOUT 波形、请观看本视频。

https://training.ti.com/power-tips-measuring-vout-ripple-dcdc-converters

您在应用中使用哪种类型的输出电容器？ 输出电容器的 ESR 是多少。

此致、

Ankit Gupta

应用工程师

Ankit、您好！

感谢您的回答。

我已经在 Excel 工作表中填写了我所知道的内容、到目前为止、建议的值与我们的设计(以及 webench 输出)相匹配。 我还会让电路设计人员查看这一点、以便填写所有字段。

在观看了您链接的视频后、我了解到我讨论的噪声不是纹波、而是高频开关噪声。

我在带宽受限和带宽不受限的情况下进行了新的测量、因此纹波测量值为100-130mV。

无 BW 限制：

带宽限制：

高开关噪声是否从直流/直流转换器的输出耦合到我的电路中、以及我们想要消除的东西？ 我们是否应该像您链接的视频中所示那样在输出端放置一个高频陶瓷电容器？ 我们还在输入端看到了5V 峰间开关噪声、我们已经在该节点上尝试了更大的1mF 电解质、但没有太大的影响、但该电容器可能具有太低的频率规格？

这里是 SW 节点、BW 受限(没有 BW 限制、峰间电压增加至34V)：

在我的布局中、我认为我无法测量电感器电流。 如果您想看到它、这里是反馈节点电压(BW 受限)-这来自连接到5V (应为800mV)的"11.5/(60.4+11.5)"分压器：

输出电容器是两个并联的22uF GRM21BD71A226ME44L。 我不确定 ESR 应报告的频率是多少(似乎有不同的方法来实现)、但在1MHz 的谐振点、它是3m Ω。 在我们的开关频率下(大约700kHz 时)、电阻为2m Ω。 我看到一些 SMPS ESR 的报告频率为100kHz、即4m Ω。

|Z|来自 Murata simsurfing ()：

r 来自网上冲浪

此致、

Jonas

你好 Jonas、

在此处回答您的问题：

高开关噪声是否从直流/直流转换器的输出耦合到我的电路中、以及我们想要消除的东西？ 不是的、这只是 SW 节点耦合到由用于测量 VOUT 的探头形成的环路中的辐射噪声。 如果您只是继续减小探头形成的环路的尺寸、则会观察到探头上的辐射 SW 噪声会显著降低。 这就是视频工程师使用尾纤探头尽可能减少探头上的回路的原因。

我们是否应该在输出端放置一个高频陶瓷电容器、如您链接的视频中所示？ -是的、这将有助于滤除从 SW 到电感器电容绕组、最后到输出的高频噪声。

我们还在输入端看到了5V 峰间开关噪声、我们已经在该节点上尝试了更大的1mF 电解质、但没有太大的影响、但该电容器可能具有太低的频率规格？ 但它很可能仅是辐射噪声。 尝试在 VIN 电容器上使用尾纤探头。希望这有所帮助！

如果您认为问题已解决、请关闭此主题。

此致、

Ankit Gupta

应用工程师

Ankit、您好！

这也是我的疑虑、因此我已经用焊接到直流/直流输出铜平面上的半刚性同轴电缆进行了测量。 然后测量的开关噪声大致相同。

由于缺少散热过孔和相邻接地层、可能会在整个电路中辐射开关噪声、因此可能存在比正常交流接地环路更大的情况？

无论开关噪声如何、仍有一个比 Webench 仿真值高四倍的纹波(132mV 与34mV)。   

此致、

Jonas

你好 Jonas、

输出电容器的 ESR 是多少？

BR、

Ankit  

您好、Ankit、

 GRM21BD71A226ME44L 的|Z|在谐振点为3m Ω。 输出端有两个 n 并联的晶体管、因此应接近1.5m Ω、除非它们不匹配(X7T 的容差为20%)。 电压为5V 时、降额50%。

另请参阅我 在2020年1月29日下午3：30的回答中的|Z|和 CAP 的 R 图

我还在输出端并联添加了100nF 电容器、测量出峰间开关噪声仅减少了大约100mV。

－Jonas

您好、Ankit、

开关噪声和纹波是两个独立的频率信号。 开关噪声是开关频率下的噪声、而纹波是较低频率下的正弦波(如您在第一篇文章中链接的培训视频中所述)。

我不认为开关噪声是我们可以忽略的、因为在使用半刚性同轴电缆(以及使用与100nF 高频 MLCC 并联的功率电阻器负载)进行探测时、仍然存在这种情况。

下面是使用该负载进行的同轴电缆探头测量。 噪声是两个频率分量- 737 kHz 的开关频率和80 kHz 左右的正弦波纹。 开关噪声似乎以纹波信号的频率封装。

你好 Jonas、

您能否提供焊接或连接到输出电容器的同轴电缆照片？

如果可能、请断开到下游转换器的5V 输出。 并将5V 电压连接到 E-LOAD 或电阻器负载、输出电流为1A~1.5A

如果低频率80KHz 纹波仍然存在、并且在 Vin 上看不到此类纹波、则控制环路可能不稳定、因为上面线程上的占空比显然不稳定。 请仅 在输出端使用3个22uF16V-25V 陶瓷电容、并通过电路计算器再次计算 COMP 引脚值。

还请添加0.1uF 100V 电容、与 C1127和 C1147并联。

PLS 仅在输入通道连接到示波器的情况下测试输出纹波、使用同轴电缆线进行测试时、将示波器输入电阻器设置为50欧姆。

B R

Andy

尊敬的 Andy：

如果您有任何输入、那么很高兴听到这种噪声的原因可能是什么-接地阻抗过高、无源器件和 IC 之间的空间过大、输入端 ESR 过高、电容器上的谐振频率过低？ 此时、我们认为我们将放弃当前设计、而是像我们现在测试的那样复制 TPS54561 EVM。 它能够以大约100mV 的峰峰值纹波+噪声为计划负载提供5V 电压。

来回答您的问题

下面是焊接在输出铜平面上的同轴电缆图片。

我的负载为纯电阻(7.5欧姆)、未连接下游转换器。 同轴电缆和功率电阻器桥臂之间的电阻为0.2欧姆。

我没有任何其他功率电阻器、因此我无法增大电流(现在约为667mA)。 此时、我对原始 DCDC 组件进行了一次修改：两个2.2uF 100V 并联输入。

但仍然存在相同的输出纹波+噪声。 当更改为50Ohm 探头时、测量结果得到改善。 测量结果如下图所示。

使用示波器探针在相同条件下测量的输入。

无负载输出(仅限原两个10V 22uF 输出电容器并联)：

我添加了0.1uF 100V 电容(GRM31C5C2A104JA01)与输入电容并联、结果大致相同(仍使用半线同轴电缆测量)：

我现在无法回答您的所有问题：

• 再次通过电路计算器计算 COMP 引脚值。

您是否有指向此电路计算器的链接？

• PLS 仅在输入通道连接到示波器的情况下测试输出纹波

这个问题的意思是什么？

此致、Jonas