[参考译文] LM3401：相同的设计和材料明细表在3年的空白后无法正常工作

John、

请在此处说明您的标签。  这些波形在任何情况下都没有意义(工作或不工作)。

我需要确切知道电路中的粉红色、绿色、蓝色和黄色(电压或电流以及您测量的确切 IC 引脚)。

现在、如果我读取示波器波形上的标签、即使是"正常工作"的 PCB 也根本无法正常工作。  例如、如果蓝色波形是  LM3401 DIM 引脚上的电压、则它应该是直流电压或调光频率下的 PWM 波形。  蓝色波形具有极高的噪声、不是直流或 PWM。  这可能会导致不稳定的行为。

在任何情况下、在我确定每个波形是什么之前、我无法开始对此进行故障排除。  谢谢。

-JP

黄色： 通电。   引脚7

蓝色： PWM 引脚2。   噪声有点大、但我认为示波器 GND 问题。  它很高。

绿色： FET 的栅极驱动、 HG、 引脚6。

粉色： 电流感应电阻器或引脚3 (SNS)。

两个电路板上都使用相同的电源、相同设置下的 PWM 输入。

使用相同的 BOM 和 Gerber。  

我认为控制器可能已损坏、并将在今天稍后尝试更换。  

我使用了一个微欧姆表来验证从 GND 到 引脚3、5、4的所有电阻在两个电路板上是相同的。

John、

感谢您的确认。  我给你带来了坏消息。  原始电路肯定不能正常工作。

栅极驱动(绿色波形) 看起来很糟糕。  它应该是方波。  这可能是因为它在您 显示的工作点以接近3MHz 的频率进行开关、 并且外部 PFET 的栅极电荷可能太大。  坦率地说、我很惊讶这个电路没有从电路板上熔断。  在这种情况下、您很可能超出了 IC 在此开关速度下的最高结温、此时谁知道发生了什么。  我确信、PFET 在开关周期内不会被完全增强(打开)、这将导致 PFET 中非常高的跨导损耗。

SNS 电压(粉色波形)完全是噪声、因此3MHz 可能是检测电路 误跳闸的函数。

一般而言、MCPCB 上的电容耦合非常高、很难在没有噪声问题的情况下使类似此类开关正常工作。  MCPCB 层叠的介电介质(材料类型、厚度等)存在任何差异都会改变有效电容和相关的噪声特征、因此可能是不同版本之间的差异。

您的电路  应具有类似数据表图15中所示的波形。  这些是设计的转换器的实际波形。  噪声极小、您会看到 VSNS 的三角波形很好、VCS 的方波很好(HG 看起来仅 VCS 反相、电平升至 VIN。)

最后、 您是否在预期的运行点运行了计算？  这是一款滞后转换器、因此您的开关频率随输入和输出电压的变化而变化。  您可以根据数据表 P.9中的公式计算预期开关频率。  如果它太高、则可以增加迟滞(纹波)或增加电感以降低频率(或同时改变这两者)。

无论采用哪种方法、该应用中的噪声都太大、无法使用滞环转换器。  必须衰减才能正常运行。

-JP

我已经检查了组件、并从 GND 连接到 R1和 R2进行了测量。  都签出了。

下面是我刚刚进行的计算、因为我不是设计人员：

R1 =.110欧姆

R2 = 3.48K

R3 = 88.7K

电流：   I = 200mV/Rsns (R1) = .200/.110  =  1.818A

SNShys： R2 =(SNShys *5)/ 20uA  = R2 * 20uA = SNShyx * 5  =(R2 * 20uA)/5 =  (3480 *.00002)/5 = 0.0139mV ~.014mV

VIN = 13.7V

VAnode = 9.46  (3个 LED 的最大正向 LED)

L = 33uH @ 5.5A

FET 延迟= 19ns

馈入 Ron 最大值= 19m Ω

LM 延迟= 46ns

Rsns =.110欧姆

D =占空比 =.96

Fsw =.96 /( ( ((2*0.0139*.000033)/   (.110 *(13.7-9.46) ) )+(2*(.000000046+.000000019)) )=  457、800 Hz

到目前为止、所有这些看起来都很好。

非常严格的 SNShys。

R3看起来是过高的。

基于：

R3 = ILIM_PK * RDS (on)/4uA = (2.18 *.019)/.000004 =  10.363K  、而不是88.7K

这是我可以在设计值中找到的唯一问题。

我的下一步是用10K 替换 R3、并尝试使用新 IC (LM 部件)。

John、

和 MCPCB 上的1.8A 开关设计！  难怪您在原电路板上遇到噪声问题。  对于14mV 迟滞、很可能会发生误触发、因此我看不到正确调节的原因。

2、  这些工作点的占空比不是96%。  理想方程就是 Vout/Vin。  即使损耗应该略高一些。  数据表中的公式 将开关二极管的正向电压添加到 Vout 中(在高温下、您可以假设大约为500mV、这是肯定的)、这样您将得到 D ~ 10V/13.7V = 73%。  

R3是电流限制。  如果电阻值比现在的计算值高8倍、那么  您可能会在 R1上的迟滞比较实际峰值检测之前进入该电阻值。  您说得对、它应该是一个低得多的值。  

因此、正如我说过的、考虑到所有这些细节、我认为此设计从未正常工作。

-JP

数据表中的所有波形都显示了 VSNS (RSNS)上升速度快于数十年。  什么会导致我的相反呢？

设置为88.7K 的 R3的值是多少？

John、

您肯定应该全面阅读开关稳压器。  您的最后一个问题与降压转换器的基本工作原理有关。  降压转换器上电感器电流的上升斜率由方程式(Vin-Vout)/L 定义、下降斜率由求值(-Vout)/L 定义  因此、可以通过比较 Vin、Vout 和 L 来确定两种不同电感器电流波形之间的任何比较差异。 在您的情况下、如果上升沿较快、下降沿较慢、则占空比较低...这意味着 Vout 远小于 Vin。

对于您在设计中遇到的具体问题、实施滞环开关转换器的实际性质会限制可实现的迟滞。  比较器路径中的延迟以及开关本身的速度将限制可实现的迟滞。  但是、PCB 布局和堆叠 同样重要。  正如我们已经讨论过的、您的系统具有极高的噪声。  因此、小磁滞肯定不起作用。  该噪声将错误触发比较器、并完全影响调节精度。  

我 非常确定您的实施限制了您可以实现的目标。  我认为   、如果您购买 EVM 并使用它来调节您所需的调节点、这将有所帮助。  然后将其性能与 PCB 行为进行比较、并确定问题在电路中的位置。  您当然可以设计在标称工作点以500kHz 和1.8A 的频率工作、但请记住...当您更改输入电压或输出电压时、频率将发生变化。

此外、请记住、使用磁滞转换器时、您可以将磁滞保持在较大的值、并通过减小电感值来增加频率。  考虑到在最大限度地减小迟滞时存在噪声问题、这似乎是一种更好的 PCB 方法。  这不应对您的设计产生太大的影响、因为较小的电感器值将具有较低的 DCR (效率更高)、并且采用相同或更小的封装。

-JP

感谢您的输入。

我已经订购了评估板和多个用于我的电感器。

我有一个设计版本、它是两个板。  LED 位于 MCPCB 上、我有一个2层电路板、底部主要是 GND 和 VIN。 第二个中有一些开口、LED 将会发光。  我将开始使用它、看看它是如何剂量的。  看起来我需要一个小得多的电感器。

将在大约一周内更新。  花点时间了解每件事并记录设置。

好的。  祝你好运。

在继续我对这个部分的研究和教育时、我发现 Webench 可以解决这个问题、它表明我的电感器很高。
33uH 应低于10uH。

进行2 A 驱动、3个 LED 不会出现问题。  但当我尝试达到4A 时、我会遇到结温问题。
不确定为什么 FET 和电感器应该正常。  我确实使用自定义 LED 在50C 下运行 Webench。
正向电压：   典型值2.85、  最大值3.15
LED I：   最大3A

4A 配置为6系列 组中的3 、电 流为666A。

Webench 最好在仿真中显示 Vrsns。  是否有方法添加它？

John、

请分享您的 WEBENCH 模型。

我无法更改15年前的器件上的 WEBENCH 界面、但我可以查看您的模型、或许可以提供见解。  我同意流经 LED 的电流不应改变器件的温度、但是输入和输出的电压关系将改变频率、这肯定会影响我们的结温。  因此、4A 设计可能具有更高的开关频率。  我会一直回到这里的同一个点。  频率是关键。  在开关转换器中很难容纳高开关频率。

-JP

我认为你是对的。 我们超出了器件的频率。
我的2A 3 LED 设计以大约1.4MHz 或1.3MHz 的频率运行。  如果我要使其加倍、那么我应该超过1.5Mhz 最大值。

因此、我可以使用相同的2A 设计、只需将电路加倍。  我想我有这方面的空间。

John、

您是否需要有关此方面的进一步支持？ 否则、我将关闭该线程。

谢谢

Sumeet

是的，我确实
这是我刚刚完成的传递。

我刚刚取出评估板并更改电感器 R1、R2、R3、CIN 和 COUT、它不能像 Webench 仿真那样工作。
我将这些部件从 LED 板(MCPCB)上取下并连接到评估板。  100%接通时、控制器的电源为12VDC。

这里的好消息是、我看不到像以前那样的失控情况。

我仍然必须在更高的电压下运行。

R1 =.100欧姆
R2 = 6.85K
R3 = 7.15K
L1 = 5.8uH

Cin = 6.8uF
COUT = 10uF

尽管开关时间超过300kHz、 但流过 LED 的电流仍有很多死区时间。

RSNS 输入也没有达到应有的200mV。  那么、为什么 FET 提早关闭呢？

刚刚以15V 运行、速度仅增加到~363KHZ。

仍然看不到 SNS 达到200mV。   尝试更改 FET。

您好、John、

您的电路现在工作正常吗？  如果您有任何问题、我将尽力提供帮助。  我已开始使用 Mathcad 电子表格来计算您的电路运行。

此致、