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[参考译文] LM3409：栅极引脚驱动能力和 VCC-CSN 电容

admin
Guru**** 2537140 points
Other Parts Discussed in Thread: 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/920834/lm3409-gate-pin-drive-capability-and-vcc-csn-cap

器件型号：LM3409

您好！

客户的电路在启动时栅极引脚意外关闭时出现问题。
但是，在下列情况下，问题得到了改善。

Pattern1：
当它在启动后运行了一段时间时、关闭它的行为突然消失。
Pattern2：
将 VIN 和 VCC 之间的电容器更改为 VCC 和 CSn 之间时、问题不再出现。

客户正在使用“ZXMP10A18KTC”。
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ZXMP10A18K.pdf
(QG：26.9nC (典型值))

在上面的背景中、我收到了客户的以下问题。
请给我建议。

１、对于小于30nC 的 FET、是否可以在 VCC 和 CSN 之间使用电容器？
   这种风险是否仅限于“如果连接到 CSn，由于 VCC 电流流经 CS 电阻器，电流感测中会有偏移”？
https://e2e.ti.com/support/power-management/f/196/t/868631?tisearch=e2e-quicksearch&keymatch=LM3409%20Cf

 2、Pattern1的改进原因是 FET 的 Qg 温度变化吗？
LM3409侧的运行变化是否会产生影响？
请告诉我可能的原因。

请告诉我、当 FET 的 Qg 为30nC 或更低时、为什么建议使用"VIN-VCC CAP"。
   QG 约为30nC、因此客户对该设计感到困惑。

4．关于下面另一个线程的答案内容
  https://e2e.ti.com/support/power-management/f/196/t/868631?tisearch=e2e-quicksearch&keymatch=LM3409%20Cf
“如果 CF 连接到 Vin，当 MOSFET 打开电流进行充电时，栅极将通过 CS 电阻器，并可能导致错误的前沿跳闸。”
   您能告诉我"错误前沿跳闸"发生原理的详细信息吗？
   内部电路的哪一部分会导致前缘跳闸？

此致、
Yusuke

  • 0
    TI__Guru**** 2537140 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。

    您好、Yusuke、

    1) 1) 是的

    2) 2) Rsns 是什么、您使用的续流二极管(连接到电感器和接地的二极管)是什么(器件型号或数据表)、Viadj 设置为什么？

    3) 3)问题是前沿消隐。  如果 QGATE 为高电平、则可能会导致峰值电流阈值检测错误跳闸。

    4) 4) 栅极电容或栅极电荷的充电通过电流感应电阻器进行。  如果脉冲高且足够长、则可能会导致峰值电流阈值检测误跳闸。

    您能否详细介绍上电顺序以及发生了什么情况？  除非本设计使用的是非常高的 Rsns 或非常低的 Viadj、否则所使用的 MOSFET 在 VCC 电容器连接方面不应有任何问题。  设计中是否有栅极电阻器？  如果是、有什么价值？

    此致、

  • 0
    TI__Guru**** 2537140 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。

    您好、Irwin、

    感谢您的友好支持。

    >2) Rsns 是什么、您使用的续流二极管(连接到电感器和接地的二极管)是什么(器件型号或数据表)，Viadj 设置为什么？

    ・Ω Rsns：0.91 Ω
    ・Ω 飞轮二极管： RF101L4STE25
      www.es.co.th/.../RF101L4S.PDF
    ・Ω Rext：200k +可变电阻器50k (Vcst≒250mV)  
    您是否遇到了问题的任何可能原因？

    >能否详细说明开机顺序以及发生了什么情况？  
    >除非本设计使用的是非常高的 Rsns 或非常低的 Viadj，否则所使用的 MOSFET 在 VCC 电容器连接方面不应有任何问题。  
    >设计中是否有栅极电阻器？  如果是、有什么价值？

    栅极电阻为0欧姆。 我将获得有关启动条件的更多信息。
    我想向您分享客户原理图。
    让我给您发送一封私人邮件。

    此致、
    Yusuke

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好 Yusuke、

    让它们将二极管替换为肖特基二极管。  反向恢复可能会导致此类二极管出现问题。

    此外、MOSFET 和二极管对于输出电流而言相当大、尤其是 MOSFET。  为该电流电平使用正确的尺寸也会有所帮助。

    我刚刚收到了原理图。  对于电感器而言、2700uH 是一个较大的值、从而使电流纹波较低。  这可能使其更容易受到 LM3409峰值电流阈值的前沿消隐/噪声跳闸的影响。  首先尝试将二极管更改为肖特基二极管、如果需要进一步、我可以在 Mathcad 中输入设计。

    此致、

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好、Irwin、

    感谢您的大力支持。
    我向客户报告了您的建议和组件更改。

    我还有关于组件变化和温度依赖性的其他问题。

    关于 MOSFET/ 电感器/肖特基二极管
    >此外，MOSFET 和二极管对于输出电流来说相当大，特别是 MOSFET。  为该电流电平使用正确的尺寸也会有所帮助。
    大于2700uH 的电感值较大、使电流纹波较低。  这使得它更容易受到 LM3409峰值>电流阈值的前沿消隐/噪声跳闸的影响。 "

    客户希望将您的建议融入到他们的设计中。
    他们希望使用三个 LM3409来引入符合以下条件的器件或规格。
    ・1通道：36.6V/0.22A
    ・2通道：50.7V/ 0.36Ａ
    ・3通道：43.8V/0.18A
    您能不能为我提供  与每个条件匹配的 MOSFET、电感器和肖特基二极管的建议？
    或者、请介绍电感、FET 规格和二极管规格。

    温度依赖性
    其他客户调查显示、问题在-20度时100%可重现。

    FET 的 QQ 对温度的依赖性很小。
    在低温条件下、电感往往会降低。(纹波电流往往会增加)
    在上述背景下、客户关心二极管和 LM3409的温度特性。

    LM3409的电气特性中是否存在与此问题相关的规格？
    特别是，我想知道“如果脉冲高且足够长，则可能会导致错误跳闸，峰值电流阈值检测”是否会受到低温条件的影响。


    请给我建议。

    此致、
    Yusuke

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好 Yusuke、

    我可能会为 P-MOSFET 使用不同的封装、但类似 ZXMP10A17K 的封装更适合该功率级别、对于这些电流、甚至在较大的一侧也有一些影响。  即使是1欧姆的 Rdson 也能在这些电流电平下工作。

    100V 肖特基二极管可能类似于 PMEG10010ELRX 或 SS1H10-E3

    使用当前的电感器值：

    第一 2 3号 3已更正
    输入电压 65 65 65 五 65 五
    VLED 36.6. 50.7. 43.8. 五 50.7. 五
    ILED 0.22. 0.36. 0.18. A 0.36. A
    很好 20万 20万 20万 电阻 20万 电阻
    L 2.7. 2.7. 2.7. MH 2.7. MH
    RCS 0.91. 0.91. 0.91. 电阻 0.65 电阻
    fsw 129. 90.4. 115.6. kHz 90.4. kHz
    VCS 0.221. 0.348 0.185. 五 0.249 五
    Viadj 1.105. 1.742 0.923 五 1.244. 五
    Vcsrip 0.042 0.042 0.042 五 0.03% 五

    请注意、由于 RCS = 0.91、当前值不能为0.36A、需要为0.65或更低。

    电流纹波正常(高于24mV)、但可能会开始出现数据表第15页的图24。

    他们不应在任何温度下看到错误跳闸的问题。  他们是否有有关 VCS (Rsns 两端的电压)等情况的示波器图片？

    此设计具有多少输出电容？  在执行此操作时、他们能否查看 Vout？

    此致、

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好、Irwin、

    感谢您的合作。
    客户正在尝试评估客户电路板以更改二极管。
     客户尝试获取 VCS 波形等
    我将在收到新信息后再次与您联系。

    客户考虑更换零件时、我还有一个问题。
    如果同时安装了"VIN- VCC CAP"和"VCC - CSN CAP"、是否存在问题？
    请告诉我这两个安装时的优点和缺点。

    此致、
    Yusuke

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好 Yusuke、

    如果您放置两个电容器、则可以在电流感应电阻器上有效放置一个电容器。  这可能会导致问题、具体取决于值。

    此致、

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好、 Irwin、

    感谢您的回答。

    >根据值，这可能会导致问题。

    数据表未说明如何选择 CF 容量。
    我们如何选择有效的 CF 容量或推荐值？
     请告诉我问题 CF 容量。

    此致、
    Yusuke

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好 Yusuke、

    数据表不建议同时放置两个电容器。  它建议 Vin 用于低于30nC 的 Qgate 和大于30nC 的 CSn。  它们的设计应根据 Vin 进行、尤其是当 MOSFET CF 是 Vcc 滤波电容器、它提供和滤除栅极驱动电流时。  CF 与滤波电流感应无关。  数据表设计中使用的是1uF。

    如果在 Vin 到 Vcc 之间或从 CSn 到 Vcc 之间使用 CF、则 RCS 两端没有有效电容。  如果您放置两个电容器(不建议在数据表中使用)、它会将一个电容器作为串联电容有效地放置在 RCS 两端。  两个电容器都连接到 Vcc、另一端连接到 Vin、另一端 CSn、因此现在由于安装了两个电容器、RCS 两端都有一个电容器。

    此致、

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好、 Irwin、

    感谢您的解释。
    我将向您发送一条包含 Rsns 电压波形信息的私人消息。
    >此设计有多少输出电容？  
    输出电容为220pf。
    根据 Rsns 电压波形测量信息、可以发现在低温下发生了噪声。

    如果同时安装了"VIN-VCC CAP"和"VCC-CSN CAP"、则可以解决此脉冲跳跃现象。
    让我问两个问题。

    1 μ A．
     在安装用于噪声抑制的电容器(0.01~0.1uF)时，哪一个更好，即“VIN-VCC”或“VCC-CSn”？
    例如，我们正在考虑安装“VIN-VCC₌1uF”“VCC-CSN₌0.1uF”。

    ２．μ A
    您能告诉我 电路路径“VIN-VCC”和 “VCC-CSn”提供栅极充电电流吗？
    从数据表的方框图中无法看出 "VIN-VCC "和 "VCC-CSN "具有相同的作用。
    请告诉我提供栅极驱动电流和运行的路径。
    如果 安装了“VIN-VCC”，那么影响 Rsns 的电流路径是什么？



    此致、
    Yusuke

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好、Yusuke、

    我明天会看这个。  看起来电流纹波非常低、但我必须检查原理图和设计以回忆它们是什么。  这可能是一个前沿消隐问题或噪声问题、这将解释为何添加两个电容器会有所帮助。

    较高开关频率的图片显示了误差放大器交换输入、因此尽管不是、但它看起来几乎像是次谐波振荡。  它们是否替换了二极管？

    添加更多信息：

    他们应该尝试使用肖特基二极管和更小的 MOSFET。  如果前两个电感器无法解决问题、还建议他们尝试使用1mH 电感器。

    此致、

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好 Yusuke、

    我昨天给您发送了一封电子邮件。  这看起来像是前沿消隐、振铃或组件/布局问题。  电流波形中的振铃可能是峰值电流检测的错误跳变。  如果前两个解决方案无法解决问题、请尝试上述方法、肖特基二极管、更小的 MOSFET 以及可能的1mH 电感器。  否则、它是布局、RCS 选项。

    此致、

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好、Irwin、

    我感谢您真诚地处理这一问题。
    >这看起来像前沿消隐、振铃或组件/布局问题。  
    关于二极管、通过更改为肖特基二极管、问题有所改善。

    转换至正常运行的时间缩短。
    但是、仍然会出现消隐问题。

    很难更改布局、因为它是一个已经批量生产的模型。
    在此背景下、客户只能考虑通过添加电容器来采取措施。
    我想请您在添加"VIN-VCC"和"VCC-CSn"电容时提供建议。

    我将单独向客户报告电感器变化。

    >我昨天给你发了一封电子邮件。
    感谢您发送电子邮件。
    我收到了您的电子邮件。
    我将通过电子邮件向您发送其他波形和布局信息。
    我应该关闭 e2e 并转到电子邮件讨论吗？

    此致
    Yusuke

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好 Yusuke、

    尝试仅使用 Vin 到 Vcc 电容器、并在 CSP 和 CSn 引脚上添加一个电容器。  如果该值是您使用的两个值的1/2、则它应以相同的方式运行。  请注意放置该滤波电容器时所做的工作。  在低占空比(接通时间)下、由于峰值电流感测跳闸被延迟、因此可能会失去稳压能力。  最坏的情况是当 Vin 为高电平且 Vled 为低电平时或使用分流 FET 调光时。

    此致、

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好、 Irwin、

    感谢您的回答。

    >尝试仅使用 Vin 至 Vcc 电容器，并在 CSP 和 CSn 引脚上添加一个电容器。  如果该值是您使用的两个值的1/2、则它应以相同的方式运行。
    我将向客户请求其他测试。
    我需要确认一些内容。
    如何 调整"CSP 和 CSN 电容器"的容量？
    请告诉我更多有关1/2详细信息以及如何安装的信息。

    我 希望您的建议与我之前的帖子相关。
    客户希望在考虑其他措施之前澄清以下几点。
    如果不澄清这一问题，核查工作就无法进行。

    在 "VIN-VCC"和 "VCC-CSN"上安装电容器时的相关信息

    在安装用于噪声抑制的电容器(0.01~0.1uF)时，哪一个更好，即“VIN-VCC”或“VCC-CSn”？
    例如，我们正在考虑安装“VIN-VCC₌1uF”“VCC-CSN₌0.1uF”。

    关于"VIN-VCC"和"VCC-CSn"电容 充电/放电路线

    您能告诉我电路路径“VIN-VCC”和“VCC-CSn”提供栅极充电电流吗？
    从数据表的方框图中无法看出"VIN-VCC "和"VCC-CSN "具有相同的作用。
    如果您觉得难以在 E2E 上进行介绍、可以通过电子邮件或私人邮件向我提供建议吗？



    在每个 Rsens 上安装电容器是否有问题？



    此致
    Yusuke

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好 Yusuke、

    "我将向客户申请额外的测试。
    我需要确认一些内容。
    如何调整 B 的容量？
    请告诉我更多有关1/2详细信息以及如何安装的信息。"

    它们的电路板显然存在噪声问题或组件问题。  为 VCC 放置两个电容器是一种用于滤除该噪声的辅助功能。  最好解决这个问题、但是只要没有可能导致问题的运行模式、滤波电流感应就可以工作。  电容器的值由需要滤除的电容器决定。  我不能回答、它需要仔细检查它的错误跳闸时间(查看波形)并确定滤波器极点频率需要是多少。  'RC'的'R'是电流感应电阻器。

    1) 1) 这位于数据表中。  这两个位置都不会过滤任何东西、它只是为 VCC 提供电容。  在较高的 Qgate 时、应使用位置 Vcc 至 Vcsn。  这可以消除电流感测中出现的栅极电荷脉冲。  如果它们在 Vin 到 Vcc 上使用1uF、在 CSn 到 Vcc 之间使用0.1uF、它们会在 Rsns 上有效地放置0.1uF。

    2) 2) Vcc 为栅极驱动供电。  它是一个 P 沟道 MOSFET、因此导通会将其拉至 Vcc。  有栅极电容从 Vcc 拉取电流、如果 Vcc 电容器连接到 Vin、则该电流脉冲通过 Rsns、如果连接到 CSn、则不会。  是的、可以通过中电流感应电阻器的方框图来确定、并查看两个 Vcc 连接的电流流向。

    3) 3) 如果电容器的值不完全相同、并且 Vin 上存在较高的 dv/dt、这是一个不好的主意。  如果 Vin 为稳定电压、则假设电容值相同、它将以1/2电容值进行滤波。  这样做没有意义。  其中一个电容器已经在电路中、Cin、另一个电容器会导致 Rsns 信号的滤波。

    此致、

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    您好、 Irwin、

    感谢您的友好支持。
    让我就您的解释提出一个问题。
    >这在数据表中。  这两个位置都不会过滤任何东西、它只是为 VCC 提供电容。  在较高的 Qgate 时，应>使用位置 Vcc 至 Vcsn。  这可以消除电流感测中出现的栅极电荷脉冲。  如果它们在 Vin 到 Vcc 上使用1uF，在 CSn 到 Vcc 之间使用0.1uF，则它们将>有效地在 Rsns 上放置0.1uF。

    当 VIN-VCC 中安装1uF 时、影响 Rsns 的路由未知。
    很抱歉、我理解不好。
    您能否介绍为栅极引脚提供电流的路径图以及电流流向 Rsns 的路径图？
    请告诉我在 VCC-CSN 上安装电容器时的路线。

    此致
    Yusuke

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    您好 Yusuke、

    '当 VIN-VCC 中安装1uF 时、影响 Rsns 的路由未知。'  这是已知的。

    如果 Vcc 电容器连接到 Vin、并且"Gate SW"闭合脉冲电流、以对栅极电容进行充电、则栅极电容将通过 RCS。

    如果 Vcc 电容器连接到 CSn、并且"Gate SW"关闭脉冲电流以对栅极电容进行充电、则栅极电容不会通过 RCS。

    您还可以看到、如果两个电容器都已安装、则会在 RCS 之间串联。

    此致、

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    TI__Guru**** 2537140 points
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    您好、 Irwin、

    感谢您处理此事。
    我可以理解它的工作原理。
    我将向客户报告您提供的图表。

    此致
    Yusuke