[参考译文] TPS54335A：如何降低降压电路中的输出电压纹波

您好！

请您分享原理图吗？ 如果使用电解电容器、输出纹波将更大。

肖恩

您好、Shawn：

我按照 WebBench 设计构建原型、在最后一页中、Vout p-p= 7.678mV。 除我将0201 R 封装更改为0603外、所有使用的器件在 BOM 中都是相同的 P/N。 见附件。 在下一篇文章中、我将向您发送 ripple.e2e.ti.com/.../5.1V3A-schematic.pdf 的波形

我连接了纹波波。 1mm-1.5mm-1mm-1.5mm… 纹波不是开关频率纹波(Rt=127K、F 应为~500K)。 这1mm 纹波来自哪里？ 高频纹波叠加在1mm 周期纹波上(在上升沿)、即开关 F 纹波、似乎与 WEBENCH 文件 Vout p-p= 7.678mV 匹配

我注意到、这一次慢速频率的周期等于1.25ms、在(3天内)之前、它始终为1ms --1.5ms - 1ms - 1.5mm…… 我再次拍摄我的原型照片供您进行分析。 我添加了2个铁氧体磁珠来隔离输入电压和输入 GND、这很有帮助。 我使用跳线将它们短接。 此外、我还添加了陶瓷电容10uf + 0.1udf、没有帮助、已移除。

我弄错了。 纹波频率与 开关频率无关(更小)。 I (L)不能突然改变、因此大致将其视为常数。  纹波频率主要取决于 Cout 和负载 R。(在我的例子中、它是120欧姆电阻器)、

但我确实添加了3个 Cout (总计4 x270uf = 1080uf)、纹波仅从160mV 降至130mV。

这里有一个问题：我们的应用是将24V 直流降压至5.1V 以为单板计算机供电、负载不是恒定的(不知道它是电阻负载或组合)。 有时它很重、 有时 它很轻。 该电路是否适合我们的应用？ 如果没有、您是否会为我们推荐降压电路？

您好、Shawn：

昨天晚上、我将另一个120欧姆电阻分流到负载、Iout = 5.1V/60欧姆= 85mA、纹波峰间电压降至45mV。 我计划添加一个60欧姆1.5W 虚拟负载、以消除轻负载大纹波。

现在、我尝试测试满载纹波和热升。

另一个问题：我们将使用与 两个降压转换器相同的24V 输入电压：一个为5.1V3A、另一个为12V1A (电路将是使用 LMR14010A 的 WEBENCH 设计。 5.1V 降压负载变化是否会影响12V 降压性能？ 我是否需要在24V 和 两个输入电压之间添加一些去耦网络？

谢谢。

张

肖恩：

遗憾    的是、当我施加3.75欧姆负载(5.1V/3.75欧姆= 1.36A)并导通24V 输入电压时、会导致短路(Vout 至 GND)。 芯片引脚3短接至引脚4。 造成这种短路的可能原因是什么？

谢谢。

张   

您好、Shawn：

我更改了芯片。

在空载和60欧姆负载下 、情况良好。

当我施加3.75欧姆的负载时、当我打开24V 输入电压时会发生短路。 24VDC 电源是否相关？ 我使用的是 Intek 实验室直流电源模型：GPS-30DD (0~30V、0~3A)。 它是否会导致大浪涌电流？ 但 Vin (PIN2)与 GND (引脚4)短接、PH (引脚3)与引脚4短接。  

谢谢。

张

您好！

电路板布局不良、PH 的尖峰电压非常大、这会损坏低侧 MOSFET。 您可以检查 PH 的波形。

肖恩

谢谢。

我将重新构建原型。

肖恩：

我重建了原型、但仍然不好。

在60欧姆负载(5.1V/60=85mA)下、我作为附件测量 PH 波形、这与 TPS5433xA 第33页的图31类似(但低纹波很大)。

当我增加负载3.75欧姆(5.1V/3.75 = 1.36A、半负载)时、芯片损坏：PIN2 (Vin)和 Pin3 (PH)对地短路(引脚4)

接下来我应该尝试什么。

谢谢。

张

我第三次更换芯片。 这次，负载为3.75欧姆，与以前的情况不同，它立即损坏。 这次 输出仅为1.23V、持续几分钟、然后断开。

您好！

请将示波器带宽设置为500MHz 在测试 SW 波形时、我认为尖峰电压会很大。

您可以尝试在 IC 的 VIN 引脚和 GND 引脚附近添加一个0.1uF 陶瓷电容器、以降低尖峰电压。

肖恩

您好、Shawn：

我重新构建 了原型、在  3.75欧姆负载(5.1V/3.75=1.36A 半负载)下、所有原型都损坏了(我坏了7个芯片)。  今天、我按照数据表第39页中建议的布局进行操作、与之前的布局相比、主要区别在于 PH 变为底层。 它确实在改进。 现在1.36A 可以了。 但是、当我使用负载1.875欧姆(2.72A)时、Vout 为1.2V、几秒钟后、它再次损坏。

我真的感觉很差。

我还能做什么？

谢谢。

张

[引用用户="Chang Caa"]

您好、Shawn：

我重新构建 了原型、在  3.75欧姆负载(5.1V/3.75=1.36A 半负载)下、所有原型都损坏了(我坏了7个芯片)。  今天、我按照数据表第39页中建议的布局进行操作、与之前的布局相比、主要区别在于 PH 变为底层。 它确实在改进。 现在1.36A 可以了。 但是、当我使用负载1.875欧姆(2.72A)时、Vout 为1.2V、几秒钟后、它再次损坏。

我真的感觉很差。

我还能做什么？

谢谢。

张

[/引述]我附上新的布局。

我在 Vin 处有0.1uf 电容、但无法接近 Vin 引脚。

我只有一个芯片可用。 我将尝试构建另一个原型来测量 SW 的浪涌。 之后、我需要等待(我购买芯片并等待接收)

我注意 到、WEBCH 设计(我使用它)和数据表中的示例原理图之间的补偿网络具有不同的 RC 值。

WEBENCH 设计(54335A)：Rcomp=23.7K、Comp=560pf、Comp2=51pf

数据表(54336A)：Rcomp=3.74K、Ccomp=12nf、Ccomp2=120pf。

54335和54336是否具有相同的裸片结构？ 补偿网络极点/零点是否会影响降压性能？ 尤其是对于重负载转换？

我按如下方式测量 PH 波形。 在我进一步增加负载之前、我决定测量 Vin 引脚波形、以防它在重负载下短路。 遗憾的是、在我探测 Vin 引脚期间、我将其短路并再次损坏芯片。 现在无法测试芯片、必须等待新订购的芯片到来。

谢谢。

54335芯片如此可评估、我是否应该更改为另一个芯片？

您好！

我看不到附加的波形、似乎有问题。 请再次上传？

对于内部结构、TPS54335和 TPS54336几乎相同、对于补偿值、它们与 VIN、VOUT、开关频率、L、Cout 相关。  

我认为根本原因是布局不良、SW 尖峰电压太大。 您可以尝试将输入电压降低到12V、18V、20V 以进行检查、并测试 SW 波形。

如果更改布局、请尝试将0.1uF 电容器靠近 VIN 引脚和 GND 引脚放置。 或者、您也可以将0.1uF 电容 放置在芯片上、靠近 VIN 和 GND 引脚、然后将它们焊接在一起。

肖恩

肖恩：

我的同事给了我一件 TPS54335A、并构建了另一个原型、Vin 纹波似乎太大。

pH 波形如下所示：

输入电压 Vin 纹波：很明显、Vin 纹波、尤其是在芯片侧、会越来越大、这可能是哈波负载损坏的原因。 我将添加另一个0.1uF 或0.01uF 电容器、以查看是否可以降低纹波。 一旦纹波减小、我将增大输出负载。

我添加0.1uF 和0.01uF 电容器没有帮助。

我检查数据表、6.1绝对最大额定值 Vin 纹波看起来不相关。

示波器显示 VIN、BOOT、VSENSE、COMP、RT、 pH 振幅均在范围内、但有一定的裕度。 Iout=1.092A 时

那么、在重负载下导致芯片短路的根本原因是什么？