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[参考译文] WEBENCH®︎工具/TPS62177:TPS62177输入电容值

Guru**** 1812430 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS62177, TPS62175, TPS62745, TPS62122
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/937160/webench-tools-tps62177-tps62177-input-capacitor-value

器件型号:TPS62177
主题中讨论的其他器件: TPS62175TPS62745TPS62122

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

您好!

我们已根据  要求对 TPS62177的结果进行了仿真。

请查找附件。

我们的电路使用电流源作为输入(4-20mA 回路器件)

当我们实施仿真电路时、它在4mA 下不起作用、它仅在5mA 后起作用

然后、通过将输入电容增加到22uF、电路板开始工作。

原因可能是什么、TPS6217x 的最小电容是多少。 对于7V 输入和5mA 输出@3.3V outpute2e.ti.com/.../WBDesign251.pdf

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    您好!

    如果您没有电流受限电源、则2.2uF Cin 值将能够工作。  但是、由于输入电源受电流限制、因此需要使用更大的 Cin 来补充启动期间的动态负载。  如果您在启动期间监控器件的输入电压(Vin 引脚)、我预计  在4mA 有限电源和2.2uF Cin 的情况下、器 件会显著下降(可能低于 UVLO 阈值)、而在5mA 电源或22uF Cin 的情况下、压降不会那么大。

    我还将此请求转发给我们的 WebBench 团队、因为 WebBench 模型似乎无法解决您当前的有限输入电源问题。

    谢谢、

    -Matt

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    您好、Matt、

    感谢您的解释、您答对了、输入电压低于 UVLO 3.7V @ 4mA。

    除了使用22uF 之外,还有其他方法吗? (由于我们的应用在输入侧需要的电容较少、因此我们被迫使用小于4.2uF 的电容。)

    谢谢、

    -Koti

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    您好、Koti、

    我注意 到您共享的 WEBENCH 设计报告具有3.3V 和10mA 的输出、在这种情况下、7V 输入的输入平均电流高于5.2mA。 如果您使用的电源电流限制为4mA、这将导致问题。 电流限制必须远高于平均输入电流要求。 另请注意、该值显示在"运算放大器"部分-它取决于效率。 SPICE 仿真中/实际电路板上的平均值可能略高或略低、因此建议在"OpVals"中显示的平均电流值上方留有足够的裕量。

    请确认您是否正在测试 POST 中提到的5mA 输出电流或 WEBENCH 设计报告中共享的10mA 输出电流。 如果您使用的是5mA 输出电流 、但仍发现故障-请分享您的仿真电路、以便我们可以调试并识别问题。 正如 Matt 提到的、这也可能是启动期间 Vin 低于 UVLO 时出现的问题-如果这是问题的原因、那么 Matt 建议增大 Cin 将有助于解决这一问题。

    我不确定是否有任何替代方法、因为启动电流将高于电流限制、从而导致输入电压降低。  

    此致、

    Srikanth Pam

     

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    Koti、

    如上所述、如果输出电流为10mA、则此设计将不起作用。  因此、在进行任何进一步的更改之前、请确认输出电流被限制在5mA。

    尽管较大的 Cin 值是您的最佳解决方案、但您可以尝试在 Vin 和 EN 之间使用5:1或类似的电阻分压器来延迟器件开启、直到 Vin 超过~6V。  额外的电压累积和更大的 EN 引脚迟滞将在启动期间有效地充当更大的电容器。

    或者、由于在启动期间输出电容的充电是最重的负载、因此您还可以考虑将输出电容降低到10uF、但为了确保您保持稳定性、这将要求您还将电感增加到22uH。

    有关优化 tps62175输出滤波器设计的更多信息、请参阅以下技术文档:

    此致、

    Matt

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    您好 Srikanth、

    感谢您的响应和观察。

    我们针对10mA 所做的仿真、因为它是系统在其中一种情况下所需的最大电流。

    在正常/空闲条件下、系统取5mA 电流。

    在这两种情况下、输入电流均限制在4mA 以下。

    谢谢 Koti

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    您好、Matt、

    感谢我尝试的第一种方法、但没有取得重大成果。 结果仍然相同。

    对于第二种方法、我还没有尝试过。 同样、输出侧的电感限制也更小。

      

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    您好!

    正如我在 TPS62745的数据表中看到的、输入电容可以是4.7uF 至10uF。

    如您所知、我能否将此器件用于输入电容为4.7uF 的应用。

    谢谢  

    -Koti

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    Koti、

    鉴于您的应用条件、更改器件不会对结果产生任何重大影响 、因为您的问题是系统架构固有的。

    例如 、4mA 的7V 限值输入电源只能提供28mW (PIN_max)的功率、您已经确认在某些情况下、10mA 时输出需要3.3V、即33mW。  考虑 到转换器效率, 如果以90%的效率运行,则最大输出功率将限制为~25.2mW (0.9*PIN_max)。   

    虽然使用较大的输入电容器将允许对负载瞬态具有一定的弹性、但 总平均输出功率必须保持低于上述计算的最大值。  此外、需要    根据  负载瞬态的幅度、持续时间和频率来确定最小输入电容的大小、以确保在整个运行过程中保持足够的输入电压。

    您是否可以 提供 输出负载的时序图?  

    此致、

    -Matt

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    您好、Matt、

    在功率方面、您的是正确的。

    很抱歉、我的数字有误。 请查看以下输入

    输入电压为6.8V 标称值

    输入电流为3.6mA

    输出电压为3.3V

    输出电流为5mA

    但在我的条件下、它甚至不会在4mA 负载下打开

    然后、我尝试了您关于将22uH 和10uF 更改为输出的建议。 那么、我可以调节的最小输入电容为14.4uF 螺母、我的要求是4.7uF 或更低。

    建议我的观点是、如果这只是 UVLO 的问题、那么如果可以使用 TPS62122、我会觉得它是有效的。 或建议其他部分。

    我之所以特别关注这两个器件的主要原因是纹波频率范围更高。

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    Koti、

    我相信您看到的问题是启动期间输出电容的额外负载导致的 、由于您的电流限制电压电源、这会导致输入电容放电至 UVLO 以下。   

    我 不希望仅仅切换到 TPS62122不足以解决您的问题、因为  较低的 UVLO 阈值 也意味 着转换 器也会在较低的输入电压下启用。   因此、为了在启动时最大限度地提高储能能力、您还需要在任一器 件上使用可编程 EN 阈值、以便在由于输入电容器放电而禁用转换器之前最大程度地减小可承受的压降。

    此外、如果您能够承受输出电压上的一些额外纹波、TPS62122将允许您将输出电容器减小到4.7uF 、这将显著降低启动期间输入电源上的额外负载。   

    附件是 我为仿真您的系统而创建的 TPS62745和 TPS62122的 Spice 模型。  由于 电流受限的电压电源 可能难以准确建模、因此我 首先使用 自己的粗略模型、在 Vin 上使用4mA 电流源和二极管/电压钳 位、但您可能需要进行一些调整以更好地匹配您的系统性能。  尽管如此、您应该将这些作为 评估不同组件如何影响性能的良好起点。  

    请注意 、TPS62122模型   中确实存在一个错误(正在修复)、其中 EN 引脚迟滞未正确建模、这会导致稳压器在启动期间振荡开/关。  在应用中、我预计 在启动期间 Vin 会下降1+V (类似于62745型号)、但 根据您设置 EN 分压  器的方式、这不会导致转换器被禁用。  一旦 输出电压稳定、有限的可用输入功率将为输入 电容器充电。

    最后、我确实发现 我创建的 TPS62745模型似乎在 EN 引脚上使用4:1电阻分压器和22uH/10uF 输出滤波器。  因此、在切换到62122之前、这可能值得仔细检查、但这也可能是输入电源模型的伪影、不完全准确。

    e2e.ti.com/.../TPS62122_2D00_2020_2D00_09_2D00_11T16_2D00_18.zip

    e2e.ti.com/.../tps62745_2D00_2020_2D00_09_2D00_11T16_2D00_19.zip

    此致、

    -Matt