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[参考译文] LM3409EVAL:获取电流波形的问题、如演示板用户指南中所示

Guru**** 1122710 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/834291/lm3409eval-issues-with-obtaining-current-waveforms-as-shown-in-demo-board-users-guide

器件型号:LM3409EVAL
主题中讨论的其他器件:LM3409

我尝试使用演示板上的3409芯片、将 EN 用于 PWM。 我尝试驱动单个高功率 LED。 例如6V 时为6A。 我已强化 PMOS FET 以及肖特基二极管和电感器。

我尝试以1MHz 的频率运行电源环路、以20kHz 的频率运行 PWM。

下图是我的感应电阻器上的差分电压(0.033欧姆)、这使得调节范围约为3A/盒。

我的问题似乎是、我无法将我的 Δ 电流降低到500mA 的值。 请注意、我的 pp 电流为3A。 我无法获得与 《用户指南》中的图片类似的当前图片图5 (不是3409HV 用户指南)

在图5中、电流从零上升到大约1A、然后 pp 电流以大约0.5A 的"DC"级别为中心。

如果您对这个问题有任何见解、我将不胜感激。

我需要具有较低的 pp 电流、以便在改变 PWM 时获得接近线性的输出电流。  

谢谢、Rich


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    丰富、

      您正在使用的新 PFET 的总栅极电荷(Qg)是多少。  如果电压高于30nC (这可能是由于您的电流能力较高)、数据表说明您需要更改 VCC 电容器的连接(新的连接将是从 CSn 引脚到 VCC 引脚)。  这将 防止来自栅极驱动电路的电流尖峰极大、从而使检测比较器误跳闸、并应使峰值检测值保持稳定。   这是异常峰值检测的最可能原因。

    关于峰间纹波、如果您想减小纹波、只需使用不同的电感器即可。   例如、在   给定的开关频率下、电感加倍将使纹波峰峰值减半。

    -JP

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    JP、

    感谢您的见解。 我的 PFET 确实具有36至45nC 的 Qg (SPD30P06PGB)。  请您向我介绍数据表中解决此问题的部分吗?  因此、我将获取当前从 Vin 连接到 Vcc (1uF)的电容器、并将其从 Vcc 连接到 CSn 引脚。

    RE pp RIPPLE:LM3409数据表第8.3.4节中有一个公式规定最小 pp 电流不应小于24mV/Rsns。

    由于最大 LED 电流为~240mV/Rsns、因此我看到纹波永远不能小于 LED 电流的10%。 例如、如果您向二极管提供5A 电流、则可以产生的最小纹波为500mA pp 是这样吗? 或者、我是否可以使纹波100 mApp 变得更平滑、从而使电流波形更平滑?

    谢谢、

    丰富

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    丰富、

    数据表中的第9.1.8节描述了 Qg>30nC 的情况。

    关于电感器电流纹波的峰峰值、是的、有一个最小纹波要求、是的、它等于您计算出的10%pp 最小值。  对于评估模块(我认为您是指非 HV 版本 AN-1954、其中您提到了图5和1A 设计)、它是针对1A 设计的、RSNS=200m Ω。  因此、在这种情况下、纹波可以小至100mA。  使用所选的电感器22uH、Vin=24V 和 Vout=15V、您可以在图5中实现该性能。

    当输出电压= 6V 时、无论您使用什么输入电压以及5A 要求、您都将无法达到该性能。  您可以添加输出电容以 进一步衰减 LED 电流峰峰值纹波、但这将在 PWM 调光期间产生更长的上升和下降时间。

    -JP

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    日文----如果我可以的话----还有其他问题

    您说:

    当输出电压= 6V 时、无论您使用什么输入电压以及5A 要求、您都将无法与  非 HV 演示板的图5中的性能相匹配。

    您能否告诉我、在尝试高达5A 电流时、限制因素是什么、希望获得一个看起来像图5的波形、而不是我在该线程顶部包含的示波器迹线?  我已经完成了将旁路电容器从 Vin 移动到 CSn 的模块。 这清除了电流迹线、但当 EN 启用时、电流迹线仍会从零摆动到5A (在我的1MHz 开关频率下)。  

    跟随这个问题:如果我能得到的最好的电流波形是零之间的波动、并说5A、那么这是否会对我缺失的电路的某些部分造成压力?  我知道我需要散热 PMOS FET 和续流肖特基二极管。  此电路可能符合我的需求、但我不想沉降一些让器件在走线时变得非常不高兴的事情。

    通过电话进行此对话是否会更好? 我很高兴打电话。

    丰富

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    丰富、

    请准确验证您使用的是哪个板(您可以参考 AN-1953或 AN-1954)、更换了哪些组件以及更换了哪些组件。  请确认您的测试设置。  输入端的电源电压、电源上的电流限制设置以及评估板端子上测得的输入和输出电压。  然后、我将运行这些数字、并告诉您可以期待什么。

    -JP

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    好的、我可以这么做。

    我正在使用非 HV 电路板 AN-1954。

    我参考了原理图2和 BOM (第4节)

    输入电压为+12V (首选)或+24V (由可提供15A 电流的电源供电)(电源上未设置电流限制)

    我将调节 R5 POT、以获得在零和+3A 之间摆动且开关频率为1MHz 的输出电流。   

    驱动+3A 时、LED+上测得的电压在 DVM 上测量为3V DC

    测得的 LED 电压为零。

    我使用外部脉冲发生器进行 PWM。 PWM 是通过将波形发生器中的肖特基二极管连接到 UVLO 引脚(移除 R2和 R3)来完成的、这似乎使初始斜坡的导通时间更快。  PWM 频率为30kHz。

    EN 引脚通过跳线 J1直接连接到 VIN。

    这些是与应用手册 BOM 相比的 BOM 更改

    1. C4、1uf 连接在 Vcc 和 CSn 之间
    2. Q1 PMOS 60V、30A、p/n SPD30P60PGBTMA1
    3. D1肖特基45V、15A、p/n SK1545
    4. L1 6.8uH 13A、8.98m Ω p/n 7443320680
    5. R1 2K00
    6. R2已删除
    7. 删除了 R3
    8. R4 0.033欧姆

    期待您的回应、

    丰富

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    日本(JP):

    我曾尝试附上我正在驱动的 LED 的数据表 PDF。 如果未附加、则为指向它的链接。

    https://www.mouser.com/ProductDetail/Luminus-Devices/SSR-90-R-R11-HG100?qs=AafiUGZxyHaQrCvqJn30qg%3D%3D

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    丰富、

    查看这方面的计算结果、如果您的组件 在这些运行点的峰值纹波为220mA 、那么理想情况下您会看到什么、因此这肯定不会正确调节。  此外、再次查看波形、电感器斜率对于电压看起来完全错误。  Vin 远高于 Vout、因此初始 压摆率 是合理的、但后面的每个压摆率 都太陡(上升斜率为(Vin-Vout)/L)。  这也是 此 EVM 不适合的相对较高标称电流、您的电感器可能会由于温度上升而饱和(这可能是压摆率看起来如此陡的原因)。  您确实应该在制作自己的电路板时考虑适当的散热注意事项。

    此外、考虑到您的组件 值、我计算出的频率更像是1.7MHz、这将为您提供588ns 的周期。   如果您的 VIN 为12V、Vout 为3V、那么 理想占空比为 25% 、这将为您提供147ns 的导通时间(非常接近我们的最短导通时间)。   在24V 输入电压下、您肯定不会以1.7MHz 的频率运行、因为占空比为12.5%、导通时间为70ns。  因此、这也是一个问题、会产生一个使有效 pp 纹波增加的棘轮效应。

    一般而言、对于这些电流而言、这远远高于开关频率。  IC 可能非常热、并且可能超出其工作范围。  您的开关损耗很大、在系统级别实施这种方法非常不切实际。  我会 使用比关断时间电阻大3或4倍的开关频率将开关频率降至500kHz 以下、并增加我的电感器以补偿所需的开关纹波。  在我看来、设计要好得多。

    -JP

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    詹姆斯:

    感谢您的深入回答。  我一直在尝试回答一个大问题、即"这是驱动6A LED 的正确方法吗"?  我感觉有点不好。 有人向我推荐了这一器件、因为它具有 PWM 调光的特性以及通过 iADJ 引脚设置最大电流的能力

    您能否给我指出一个更适合我的应用的二极管驱动器?

    丰富

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    JP 我希望我能再问您几个有关这方面的问题。 我有两个 AN-1954演示板。 第一个我放入了我自己的一些组件。 这就是我到目前为止一直讨论的电路。 但是、由于我已经对自己的组件进行了更改、因此您很难提供帮助。

    因此、我使用了第二块演示板、没有更改任何工厂组件。 希望 将其配置为无 PWM、则 EN=Vin (使用跳线 J1完成)、Vin = 24V。 驱动单个功率 LED 时、我将获得类似于 AN-1954指南图8的波形。

     我用导线将电路板连接到 LED、导线长度约为3英寸(16 GA)

    波形如上所示、您会注意到它们看起来与图8不同。 较低的走线是 R4上的差分电压(0.2欧姆) 、使得 Vert 灵敏度为500mA/盒

    上部迹线是 LED 每盒1V 时的电压。

    在您之前的一个回答中、您提到电路未调节。 我的数据是否显示相同的内容?   由于我使用的是工厂库存板、您能为我提供有关如何使其正常工作的指导吗?

    一如既往、感谢您抽出时间。

    丰富

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    日文 请忽略 屏幕底部显示的所有测量值。 这些是来自不同测试的滞留。

    丰富

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    丰富、

    您的操作点与所示的不同。  如前所述、这是一个滞环转换器、因此频率和运行取决于输入和输出端的电压。  查看您的波形、输出电压低于3V、我不知道您使用的是哪种输入(12V 或24V)、但这很重要。  图8使用24V 输入和15V 输出。  因此、考虑到 Vout 要低得多、您的频率将会更低。  当您的频率下降得足够远时、您将进入断续传导模式(DCM)、在该模式下、电感器电流在每个周期下降到零。  您的波形显示您处于深度 DCM。  在 DCM 下、您将无法使用此类转换器进行适当调节、因为它会测量峰值电流并期望 CCM 运行。

    您确实需要为您的操作点运行计算并从中确定正确的设计。  如果要复制 EVM、则应用 VIN=24V (确保您的电源不受限制、并在电路板上测量 VIN 以验证运行情况)和 VOUT=15V。  然后、图7和8应显示在最大 IADJ (R5完全顺时针旋转)和 最小 IADJ (R5完全逆时针旋转)下无 PWM 的额定运行情况。

    -JP

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    JP: 很好的见解。  我将在 VOUT 上产生一个负载、该负载将生成15V 电压。  

    问题:我对用于构建负载的电源 LED 有一点短路。  我可以简单地制造一个电阻负载(大约15欧姆)、还是电路需要 LED 负载的动态特性?

    丰富

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    丰富、

    是的、您应该得到一个类似的波形。  显然、您的电压在电阻器上的变化要比二极管大得多、但对于观察单个工作点(如图7和8中的工作点)、功率电阻器应该可以正常工作。  请注意额定功率、因为您必须在1A 时耗散15W 功率!

    -JP

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    丰富、

    我对迟迟不作出答复表示歉意。 这是您仍然需要帮助还是已经解决了?

    此致

    Sumeet

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    谢谢您、现在已经解决了。

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    感谢您的确认。 我将关闭该线程。

    此致

    Sumeet