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[参考译文] TPS61022:升压转换后未获得足够的输出电流

Guru**** 2449750 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61022

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/847957/tps61022-boost-converted-not-getting-enough-output-current

器件型号:TPS61022

您好!

我正在基于 tps61022芯片设计升压电路。

我的要求:  

单节锂聚合物电池(3.7V)升压至5V 3A (Aprox 2.4安培左右、与 LED 一起使用时、突发大约2秒或更短)

它用于带有微控制器的高功率 LED 灯。

我使用了工作台设计工具。

在我的测试台电源作为3.7V 的输入。 当输出降至4.8V 时、我只能获得大约1安培的输出(汲取更多电流将导致升压芯片死亡)。

我从支持页面转到了此帮助页面。

使用的组件:

TPS61022

电感器: SRN8040-1R0Y (DigiKey 器件:SRN8040-1R0YCT-ND)

732K 电阻器:ERJ-2RKF7323x (数字部件:P732KLCT-ND)

100k 电阻器: ERJ-2RKF1003X (数字部件: P100KLCT-ND)

输入电容数量2:10uf (CL21A226MOCLRNC、数字部件:1276-6780-1-ND)
输出电容数量2:22uf CL21A226MOCLRNCm 数字器件:1276-6780-1-ND

我尝试添加470uF 电解电容器、但这没有解决我的问题。

在原始 TT 中与帮助人员交谈时、他建议使用数据表中提到的器件(主要是电感器)。

我订购了一些器件来尝试解决此问题:

电感器符合数据表: XAL7030-102MEC  

10uF 陶瓷电容、C0805C106K8PACTU

22uF 陶瓷电容器、GRM188R61A226ME15D

47uF 陶瓷电容器、GRM31CR61A476KE15L


此外、这些是我从数据表中进行的一些计算:

输出电流(CL) 输入电压 3.7.
公式5 IL (直流) 3.649. A 输出电压 5.
公式2 占空比(D) 0.334 % 输出电流 3. A
公式6 IL (P-P) 1.236. A fsw 1 MHz
公式7 IL (P) 4.267 N (电源转换效率) 90%
公式9 VRIPPLE (ESR) 电感器电感 1


还有一些范围参考:

在600mAh 负载下测量电感:








空载电感器:





空载输出:

输出的电流



这个最后一个屏幕保护盖不是很好(从上周开始、不确定它是否准确/标记正确)、我可以在明天获取新部件时重做。

平均时间:

我是否错过了某个内容或计算错误?

对为什么选择低输出有什么可能的想法?

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    Vismantas、您好!

    您选择的组件看起来不错。 您可以共享布局吗?  

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    您好、感谢您的帮助。

    这是我的板的顶层和底层。

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    只是更新:

    新器件已经上市。

    从技术上讲、我的光圈(该电路器件)稳定、并以突发(勒克斯)输出正确的光输出。 它现在在技术上是可行的。

    但是、使用我的 USB 负载测试仪进行测试时、我只能在输出降至约4.7V 时拉大约1.8A (在芯片死机的情况下、我目前不想在测试负载上提高电流)。

    您对在5V 时获得我想要的大约2.4-3安培输出有何建议?

    电路中使用的慕斯器中的更新组件列表:

    10uF 输入电容(C0805C106K8PACTU)

    22uF 输入电容(GRM188R61A226ME15D)

    TPS61022RWUR (相同的升压芯片)

    数量2: 47uf 输出电容  GRM31CR61A476KE15L

    电感器 XAL7030-102MEC (如数据表中所列)

     

    请注意  、在测试期间、我在输入端添加了一个额外的470uF 电解电容。 我使用的是锂聚合物电池、而不是台式 PSU、我使用台式 PSU 进行了测试、结果相同、因此电池不受限制。

    这里还有一些具有1.8A 负载的屏幕截图。 CH1黄色为输出、CH2粉红色为输入

     

    空载:

    使用 USB 测试仪在1.8A 时负载:

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    Vismantas、您好!

    感谢您提供如此多的信息。 这很有帮助。

    电感器、输出电容器、输入电容器、输入电解电容器都是不错的选择。 顶层布局良好、但底层布局 GND 不良。

    下图是 TPS61022开关时的电流流动情况。 当 TPS61022低侧开关导通时、电流从输入电容正极垫、电感器、IC SW 引脚、低侧开关、IC GND 引脚 输入电容器 GND 焊盘。 您可以看到底层 GND 布线过薄、无法处理如此大的电流。 细迹线将导致高压降、可能导致不准确的电压反馈。 这就是您看到 Vout 在高负载电流下降低的原因。   

    因此、请在下一版本 PCB 的底层放置一个宽 GND 多边形。

    您可以执行简单的测试。 在输出电容器 COUT3 GND 焊盘和输入电容器 CIN4 GND 焊盘之间焊接一条短而宽的导线。

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    感谢您的建议、这是有道理的。

    简单来说、今天早上我使用一根5类短电缆(我想是24 AWG)进行了快速测试、似乎没有改进、电流大小相同。 我将进一步了解这一点。

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    Vismantas、您好!

    还有一件事、您如何测量输出电压? 请确保使用 DMM 直接在输出电容器附近测量 Vout。 因为薄型 GND 迹线在高负载电流下具有较大的压降。

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    您好、Zack、

    很抱歉耽误你的回答。

    是的、我确实使用 DMM 在 V5引脚上进行测量。

    我已经做了一些更改、并尝试更密切地遵循建议的布局设计。

    在重新订购样片板之前、您能否查看是否还有其他建议?

    一些注意事项:

    接地轨1.5mm 滴答、我的电路板是一个4层电路板、因此我使用一些过孔使该布线在所有4层上相等。

    5V 输出电压轨的厚度为2mm、可在顶层、底层和内层上运行。

    谢谢你。

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    Vismantas、您好!

    布局优于最后一个:)

    TPS61022建议的有效输出电容范围大于30uF、如数据表第4页所示。您能告诉输出电容器器件型号吗? 我可以帮您检查有效输出电容。

    由于在开关期间锂聚合物电池的范围为3.0V-4.2V。 最大输入平均电流将高达5-6A。 1.5毫米厚的地丘不够宽。 我们建议将第二层全部设置为 GND。 并在靠近 Cin 电容 GND 焊盘的位置放置一些导孔。

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    Zack、

    我使用的输出电容器是2个 Samsung 22uf 16V X5R 电容器。

    手动 器件型号: CL21A226MOCLRNC

    Digi 关键部件: 1276-6780-1-ND

    有效输出电容的计算方法是什么?  

    我还将尝试创建一个具有所有接地端的层。

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    您好!

    通常、陶瓷电容器数据表会为客户提供直流偏置特性曲线。 我搜索了三星电子产品、但找不到该数据。 我更喜欢使用 Murata 和 TDK 的电容器、因为它们可以提供直流偏置特性曲线。

    无法计算有效电容。 您需要向 Samsung 查询此值。 或使用另一个。

    《TPS61022 EVM 用户指南》中推荐了输出电容器。 它使用3个0805 22uF 10V 电容器。 它们已经过测试和验证。