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[参考译文] WEBENCH®︎工具/LMR33630:LMR33630在36V 输入下将失败

Guru**** 1127450 points
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/957256/webench-tools-lmr33630-lmr33630-would-fail-under-36v-input

器件型号:LMR33630

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

因此、我使用 LMR33630ADDR 设计了5V 电源、开关频率为400kHz。 我们预计输入电压将高达36V、因为这是芯片的额定电压。 在测试中、芯片在36V 输入下将失败。 在24V 电压下工作完全正常。

芯片将以导电方式发生故障、向线路下游发送36V 电压并导致每个下游器件停止工作。 当任何负载施加到芯片上时、故障是瞬时的(我们使用小型5V、170mA 风扇作为负载开始)。 下面是电源器件的原理图:

该设计主要遵循数据表中的参考设计、但以下情况除外:

四个小型电容器合并为一个大型电容器、以节省空间。 使用4个小型并联电容器而不是一个大型电容器有什么好处?

电感器比基准大得多,但这正是我从数据表中的公式得到的:L =[(Vin-Vout)/(FSW*K*Ioutmax)]*Vout/Vin,其中 Vout 为5V,Vin 为36V,Fsw 为400k,Ioutmax 为3A,K 为0.2。 这将产生18uH (17.9398u)的 L、由于空间限制、使用15uH、在0.2和0.3之间的 Yeiling K。 这里的 WEBENCH 和一些表单建议似乎从未建议过任何大于10uH 的电感器、这是我的原因。

PCB 布局也遵循数据表建议。 这是一个回流 PCB、因此接地焊盘接触不应出现问题。

如果有任何建议,将不胜感激。

  • 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。

    您好、洪阳、

    此器件的绝对最大输入电压为38V、不得超出该值。 我怀疑您在上电时可能会出现 某种违反 ABS 的电压瞬态。  器件的最大额定值。

    缓解这种情况的一个建议是包含一个 ESR 适中的电解电容器、以抑制可能发生的任何瞬态过冲。

    尝试使用 ESR 为100m Ω 的22uF 50V 电容器。

    为该器件供电时、请确保使用4线感应方法(如果可用)、以确保您的电源确实为输入提供36V 电压。

    此外、您可能还需要在电感器的 Vout 端子附近添加一个小型高频输出电容器、以分流输出端的任何高频噪声。

    关于并联电容器的问题、添加各种电容并联的电容器有助于消除不同的高频带。 每个并联电容器在不同频率下看起来都具有不同的阻抗、较小的电容器通常会分流较高频率的信号。 通常的做法是在降压转换器的输入端放置多个陶瓷电容器、因为每个电容器有助于衰减不同的目标频带。

    关于您对电感器的评论、只要电感器满足数据表等式5中指定的最小值、就可以正常工作。

    请告诉我上述更改是否有助于解决问题、谢谢。

    此致、

    Harrison Overrurf

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    你(们)好哈里森

    感谢您的建议。 我没有4导联配置、但我使用的是相当好的实验室电源。 在36V 输入端添加22uF 电容器后、电源仍然会以以前的方式发生故障。 它尝试了一次、然后又失败了。

    电源似乎在33V 输入电压下工作、因此它似乎是某种类型的输入电压过冲、但我认为它不是来自电源? 我现在必须使用24V 电源、以确保电路板不会出现故障。 这是一个用于驱动机器人中的电机的系统、因此使用较低的电压可实现较低的扭矩。

    所有噪声敏感型器件的 MLCC 应尽可能靠近其电源输入。

    此外、我还了解混合电容器可抑制不同频率下的噪声。 很多电源数据表建议使用相同值的多个电容、而不是一个、例如22uF x 4、而不是一个150uF 电容、这让我感到困惑。 使用4个电容器会更昂贵并占用更多空间、不确定其好处是什么。

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    您好、洪阳、  

    您能否共享您的电路板布局以便我们进行仔细检查?

    此外、您能否获取 IC 输入和 SW 节点处输入电压的一些示波器波形?

    进行测量时、请在示波器探头上使用短接("尾纤") GND 引线、以免产生额外的噪声。  

    谢谢、  

    Denislav

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    您好!

    我很快就要设置一个测试环境、但我不认为这是36V 的问题、因为它恰好在24V 输入下死亡。 在24V 电源下、输入无法超过38V。

    当我们尝试重新启动板载 ARM 芯片的操作系统时、电源被终止。 在前面的36V 测试中、打开170mA 风扇会使芯片停止工作。 芯片会从下游中被终止、故障由负载瞬态触发。 稳压器运行不正常、也就是说、它在空载期间输出5.04V 电压、在负载情况下输出5.2V+电压。

    此处显示的 PCB 布局(仅顶层):

    U1是3.3V 线性稳压器 TLV7333P、在此处不相关。 P1连接到电源接地、而其他每个接地连接都是数字接地。 数字接地和电源接地通过铁氧体磁珠连接到其他位置。

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    您好!

    您描述的问题可能是由您路由 GND 连接的方式引起的。 进行测试时、请确保将器件散热焊盘连接到引脚1、就像数据表示例布局一样。 请参阅数据表中的布局示例、并参阅引脚说明表。

    此外、请提供 SW 节点、VIN 和 VOUT 的示波器截图、以便我们了解稳压器的运行情况。

    谢谢、
    Denislav

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    您好!

    我感到困惑、因为在数据表中、引脚1 (SOIC)标记为"PGND"、散热焊盘标记为"AGND"、因此我认为接地之间的距离相当远、可实现更好的噪声性能。 该系统有许多步进电机正在运行、因此 MGND (PGND)可能会产生很大的噪声。 但是、在测试期间、电机驱动器未启用。

    如果没有主要的项目延迟、我无法轻松更改电路板布局、因此我现在要做的是将 DGND 和 MGND 短接至尽可能靠近芯片的位置、我使用焊料来桥接 C34和 C28的接地侧(请参阅布局)。 这也是示波器接地的位置。 在24V 输入、低负载(~200mA)下、Vin 如下所示:

    VOUT (C34的5V 侧)如下所示:

    SW 引脚如下所示:

    我不想再次测试36V 输入下的电压、因为我正在耗尽未被淘汰的器件。 请告诉我波形是否看起来为 norminal、以便我可以再次尝试36V。

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    波形在轻负载条件下看起来正常。  

    另一个可以粘附两个 GND 的位置是 L1和 U3之间。 更靠近 IC 的位置。

    下面是一个快照。

    请将两个 GND 连接在一起并重新测试、以查看行为是否有任何变化。

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    感谢您的建议。 在地面上行走似乎是这样。 该系统在36V 输入电压下保持稳定、可处理负载和负载瞬态。 我们决定不修改阻焊层、因为如果可以使用、我们希望继续在生产中使用此设计来缩短交货周期。 即使我们更改电感器的 PnP 位置、焊料也可能会在回流过程中将其拉回。 现在可以使用、感谢您的帮助。