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[参考译文] LM3409EVAL:开关频率不正确

Guru**** 1083740 points
Other Parts Discussed in Thread: LM3409HV, LM3409
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/950443/lm3409eval-incorrect-switching-frequency

器件型号:LM3409EVAL
主题中讨论的其他器件:LM3409HVLM3409

您好!

我修改了 LM3409HV EVM、但它无法正常工作。 我对 EVM 所做的更改如下:

L1=68uH (3.6A);Rsns = 82mR、roff (R6)= 18.2kR、load=由10个3.5V LED 组成的灯串。 所有其他组件都保持不变。

乍一看、它似乎正常工作、因为我可以通过向 Iadj 输入施加0-1.24V 输入并启用/禁用输出来改变强度

但是、当我探测 PMOS 的栅极时、我发现软件为1.6MHz、而不是~500kHz (考虑 Coff 和 roff)。

当我探测 Coff 和 roff 之间的节点时、我观察到相同的频率1.6MHz

当 Iadj = 0V 时、该频率相当恒定、当我增大 Iadj 时、该频率会降低、但永远不会达到500kHz。 此外、当 Iadj = 0V 时、节点上的波形是连续锯齿波、"齿"之间没有任何间隙。 当我增大 Iadj 时、波形中开始出现间隙。 就好像波形中存在"缺失"的锯齿一样。

有什么想法可以说明为什么会发生这种情况?

这可能是"损坏的" IC 吗?

我只是问这个问题、因为意外损坏导致我不得不更换原来的 IC。 我确保以正确的方向焊接 IC、并检查是否没有焊接桥和/或焊接不良。

正如我说过的、电路似乎正常工作、但这不是我所期望的那样。 我的期望也可能是错误的。

此致、

Felipe

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    您好 Felipe、

    输入电压是多少?  输出为35V (10 X 3.5V)。

    此致、

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    您好、Irwin、

    输入电压为48V。 此外、我的计算是假设 Vo=41V、以补偿 LED 正向电压随温度的变化。

    我还有一些问题无法解释...

    让我为您提供更多信息、帮助您更好地了解正在发生的情况。

    1) 1)使用 LM3409HV EVM、通过我在初始帖子中提到的更改、我已经讨论了频率"问题";

    2) 2)我有另外2个使用与  初始帖子中提到的 EVM 类似组件值的定制原型。 一个 LED 的运行方式与 EVM 相同、而另一个 LED 在电源开启时立即打开(输出)。 此外、对于后一个原型、Vo=Vin 和使能输入没有影响(PMOS 栅极也没有调制)。 当我过去遇到此问题时、原因之一是:

    a) ROFF/Coff 值不正确;

    b) PMOS 连接不正确;

    c) PMOS 损坏;

    我检查了 ROFF 和 Coff 是否正确、并更换了 PMOS (SiR873DP-T1-GE3)、以防万一。 操作没有变化。 替换了同时观察到的 LM3409HV...no 更改。

    一个原型的工作方式与 EVM 的工作方式相同、这一事实向我表明、不可能存在任何 PCB 布局/封装错误、我检查了两个原型中组装了相同的组件。  

    这两个原型的唯一区别是、在不工作的原型中、我使用另一个外部电源(连接了 RC 滤波器)驱动 Iadj 输入、使能输入连接到未连接(悬空)的线缆、 然后、我可以将使能输入连接到 GND 或5V。

    当我打开 LED 驱动器时、无论使能输入连接到何处(GND 或5V)、结果始终相同:LED 完全亮起、PMOS 的栅极上不存在调制。

    但是、如果我在 GND 和5V 之间切换使能输入、这将启动栅极调制(1.7MHz)、 但是、如果我尝试增加输出电流(通过 Iadj)、那么系统会返回到之前的状态、即在 PMOS 的栅极完全开启且没有调制。  

    有什么想法吗?

    此致。

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    您好 Felipe、

    通常、VF 随温度下降。  如果指定 LED VF 具有更高的工作电流、则室温下的 VF 可能会更高、但高达41V 似乎有很大的变化。

    如果我为输出电压使用35V、我将得到840 KHz 的值(假设 Coff 为470pF)、如果我为输出电压使用41V、我将得到531 KHz 的值。

    这具有非常低的纹波、MOSFET 是一个相当大的 MOSFET、因此我想知道您是否会遇到前沿消隐问题。  这也会导致频率更高、因为导通时间很短。  计算得出的平均电流为2.95A、峰间电流纹波为0.166A。  这是8.3%的电流纹波。  在电流感测中、该偏差为13.6mV。  前缘导通电流尖峰会导致峰值电流提前跳变。  另请注意、LM3409会交替更改误差放大器上的输入、以提高电流调节精度。  一项要求是峰间电流纹波应高于24mV (较低不会损坏看起来仅以半频率运行的部件)。

    如果您有办法查看流经电流感应电阻器的电流、请查看它是否在前缘消隐时间之后高于电流跳闸阈值、典型值为115ns。

    最终选择的 MOSFET 可能会因设计而过大、从而优化开关损耗和传导损耗。  此外、我还会使用电压较低的 MOSFET、因为 Rdson X 栅极电荷往往随着 VDS 电压额定值的增加而升高。

    至于立即开启的电路板、除非损坏、我猜电源是电流限制、LM3409 MOSFET 是完全开启的、但无法达到峰值电流跳变阈值。

    此致、

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    您好、Irwin、

    感谢您的回复。 我打算用来补偿因 If 而导致的 VF。 由于 If、我使用的 LED 的电压范围可以在33V 至39V 之间变化。

    也许我对计算的理解可能会被误认为是错误的。。。

    我使用了41V、因为我希望驱动器能够以高达2.9A ILED 平均值和140mA 峰-峰值 ILED 纹波驱动 LED。 我应该改用35V 吗? 如果我这么做、是否不会将 LED 驱动器限制在35V 的最大输出电压?

    对于 FSW、它不应该保持恒定?

    我的理解是、只有占空比会发生变化以调整输出电压(结果是输出电流)。 如果 Fsw 随 Iout 变化、是什么导致了该问题?

    我考虑了您提到的24mV 限制、但如果是这种情况、我希望两个原型都能失败。 查看感应电阻器上的电流将会比较棘手、但我会给出一个建议。 也许我会重新计算组件值、使其具有更高的 delta_I_L_pp、并使用输出电容器来平滑 ILEDpp。

    关于 MOSFET ... 我不完全理解您的评论:"设计太大、优化开关损耗和传导损耗"。 请注意、该 MOSFET 的 Rdson 和栅极电荷小于 LM3409HV EVM 中的 MOSFET、我希望这能在产生的热量(损耗)更少的情况下提供相同的开关性能。

    最后、LM3409HV 的常见故障模式是什么? 换言之、我可以观察到哪些条件会指示驱动器 IC 故障? (除了微不足道的"无输出")

    此致、

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    您好 Felipe、

    LM3409可调节峰值电流、并由于产生关断时间而产生恒定电流纹波。  这意味着它是一个可变开关频率器件。  在35V 或39V 时进行计算不会产生太大的影响。  我通常以输入电压和输出电压的标称值进行设计、然后检查极端值。

    Fsw 在此器件上不恒定。  它通过从输出电压为 Coff 电容器充电来控制关断时间。  如果输出电压减半、关断时间将加倍(通过 ROFF 的电流将减半)。  这会在关断时间内保持"DI"恒定。  在导通期间、MOSFET 导通、直至达到电流跳变阈值。

    它们的占空比将发生变化、但这会调节电流、因此输出电流将保持不变。  如果输出为35V、它将调节2.9A;如果是39V、它仍将是2.9A、但由于更高的输出电压、输出功率将更高。  由于 Vf 将发生变化、FSW 将随 Iout 略有变化。  如果您改变输入电压、fsw 也会改变、但它应该一直调节到2.9A 左右。

    误差放大器失调电压为+/-12mV、设计窗口等于24mV、这是器件可以处于的范围。  失调电压可以是+/-6mV 或+/-6mV、也可以是+/-12mV 范围的部件之间的任何值。  如果在该值下运行、则设计不会失败。如果器件处于容差的高端、则可能只以半开关频率运行。

    EVM 确实具有类似的栅极电荷、如果您查看栅极电荷曲线、您会注意到器件导通时的平坦电压和栅极电荷对于(SiR873DP-T1-GE3)较高。  这意味着它的导通速度会更慢。  数据表曲线在不同的工作电流下、但器件导通时的 Qgate 为18nC 而不是14nC。  平坦区的电压也会稍高一点、从而降低开通时间。  无论是否存在前沿消隐问题、它都能正常工作。

    它取决于发生故障的原因、如果它在电源部件中、通常会短路或开路。  它实际上是通过查看引脚来查看其是否正常工作。  请注意、如果 LM3409无法达到峰值电流阈值、MOSFET 将保持导通状态。

    此致、

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    您好、Irwin、

    感谢您的所有帮助以及迄今为止对我的支持。 具有讽刺意味的是、在我回复您之前的消息后、我在数据表中找到了解释可变频率的部分。

    关于不工作的原型...

    我尝试更换 LM3409HV、MOSFET、二极管、Coff。

    无论我尝试什么、结果都是相同的... 施加 Vin 后 LED 立即亮起、ENABLE / Iadj 输入不会产生任何影响。  

    正在考虑您的最后一个备注... 我使用的电源是48V/2.1A。 为了进一步降低峰值电流、我替换了100 m Ω 电阻器的 Rsns、但这没有产生任何影响。  

    我对要尝试的方法没有任何想法。 我尝试测量 Rsns 两端的电压、但运气不佳(噪声太大)。 我想测量电感器电流、但不幸的是、我没有可用的电流探头。

    如果您有任何其他建议、我都听得非常好。 真正让我感到不满意的是、具有相同 PCB 布局/组件(原始值)的另一个原型工作正常。

    此致、

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    您好 Felipe、

    如果只是将输入发送到输出、您可以查看电流感应电阻器上的电流感应电阻器、看看它是否高于峰值电流跳闸阈值。  输入似乎与该板上的输出短路。  我不知道您的电路板在修改 EVM 后是什么样的。  我会检查以确保漏极和源极未在不工作的电路板上交换、或者未安装 N 沟道 MOSFET。  但是、如果这是一个 PCB、并且一个电路板似乎不太可能工作。  还要检查以确保安装了正确的部件。

    LM3409相当简单。  MOSFET 导通、直到达到峰值电流阈值、然后关断。  Coff 电容器开始充电、直至达到1.243V、然后 MOSFET 再次导通。

    此致、