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[参考译文] WEBENCH®︎工具/TPS65263-Q1:计算可靠的环路补偿值

Guru**** 2546020 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS65261, TPS65263, TPS65400

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/861920/webench-tools-tps65263-q1-calculating-reliable-loop-compensation-values

器件型号:TPS65263-Q1
主题中讨论的其他器件:TPS65261TPS65263TPS65400

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

您好!

继承了使用此芯片的设计。 它附带了补偿网络的值、这些值工作正常。

为了对此进行评估,我尝试在 webench 中模拟类似的 TPS65261器件,但可能是由于我在 webench 中的经验,无法设置所需的输出电压,其中一个(5V)远高于默认值1 (0.9V)。 在我尝试时、webench 让我说它找不到 更好的指定组件。

无论如何、对于默认输出电压、webench 在我的旁边给出了 RC 和相关的电容值。 但 RC 和 OUT 电压之间似乎没有线性比例、也不是反比、因此无法从 webench 建议中推断 CH1 RC (和电容器)值。

然后、我还想尝试263数据表中给出的公式、使用1MHz fck、100kHz FC、RL = V/预期最大电流;这适用于每个分支。

发现的 RC 值远高于之前的值、几百千欧与千欧。 我在硬件中尝试了这些值集、控制环路都变得非常不稳定。

那么、如何计算正确的值? 我们的设计都是数字设计、在吸收过程中会遇到罕见的步骤、并具有持久的恒定吸收间隔。 另一方面、我们需要在更高的芯片限制下提供电流。 因此、我想我可以通过减慢稳压响应来限制 PWM 抖动并避免过流阈值跳闸、从而获得优势。  

感谢您的任何建议

弗朗西斯科

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    大家好、Francesco

    1.是的、您可以使用 TPS65261工作台来计算补偿参数。

    您的具体应用条件是什么? 我尝试了以下情况、Webench 工作正常。

    VIN=12V、Buck1=5V、Buck2=0.9V、Buck3=1.8V。

    您的问题可能是 Vin 电压范围、建议更改 Vin 并重试。

    2.理论上 ,RC 和 Vout 应该是线性比例,这意味 着我们可以使用较大的 RC 来获得 较大的 Vout。 但  在实际情况下、RC 值 是相关 的交叉频率 fc、 受 高阶极点的影响、它们不是精确的线性比例、而只是在特定的 fc 范围内呈线性。  

    我们无法使用非常 大的 RC 值、根据我的经验、建议在 fs=1MHz 时将 RC 设置为小于50kohm。

    作为最佳实践、您可以参考 EVM 原理图中的补偿电路、并根据 tps65263x 数据表中的补偿公式进行微调。

    3.我不明白 为什么减慢稳压响应 会限制 PWM 抖动并避免过流阈值跳闸?

    什么是 PWM 抖动?  

    并且不要使 IC 的持续 输出电流接近 OC 限制、否则会导致热问题。  

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    赵好、

    刚刚用261 webench 重试。

    在 PMU 选项中、我选择了 PMU1_CH1

    然后单击"更改设计输入并设置"

    输入电压最小值= 10、输入电压最大值= 14V

    -Vo1=5.0V  

    单击接受按钮

    此警告显示:"无法使用此器件创建设计。  请按"确定"并从列表(CR)中选择其他器件、或单击下方以显示未找到器件的原因。"

    我缺少什么? 如何在 webench 中应用我的数字(Vo1=5V、Vo2=1.8V、Vo3=3.3V fsw=1MHz)?  

    ~μ A

    对于抖动、我希望占空比相对于其平均值发生变化。 在恒定输入和输出条件下、直流没有理由发生变化、它应该稳定在正确的占空比并保持不变。 在实际稳压器中、噪声与非最佳环路补偿网络一起导致直流围绕其最佳值"跳跃"。 我想避免这种"舞蹈"变得过分。 不是控制环路方面的专家、但设计和维修了很多、我知道这是可能的、也是可取的、例如通过将一个电容器从 COMP 引脚上升到 GND 来实现。 但是、我想容量过大必然会减慢环路对变化的反应、我不想承担不稳定的风险。 这就是我更喜欢计算值的原因  

    F.

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    大家好、Francesco

    1.您可以尝试以下步骤:

    a.输入最小 Vin 和最大 Vin、然后单击"打开设计"。

    b.然后更新频率。

    2.为了降低开关抖动、我同意您的意见、降低 稳压响应 将有所帮助。

    对于 TPS65263、减少 RC 或增加 CB 将有助于减少开关抖动。

    RC 将降低带宽。

    CB 将使增益在 带宽之外快速下降、这也有助于减少抖动。   

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    您的回答表明我正在做正确的事情、但我的 PC 肯定有问题。  

    我输入 Vo1的新值5.0V (但我也尝试了1.9V、效果相同)、然后按下接受按钮:几秒钟后、将显示引用的警告。

    然后、如果我选择查看无法找到的组件、则会显示一个空表、我不打算重置小程序、而是关闭所有组件并重新启动。

    不管怎样,闪存小程序正在被放弃,因此没有兴趣深入研究这些问题。

    我还不理解的是、数据表中的公式导致 RC 值提高了10倍、CB 值提高了5到10倍、这两个值都是第29页原理图和 webench 中显示为默认值的两个值。

    数据表可能存在拼写错误或缺失内容、或者更有可能是我的错误。 这里还有人认为这些公式有用吗?

    F

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    大家好、Francesco

    您可以将计算结果发送给我吗? 您可以将计算放在 Excel 文件中并附加到此处。

    对于 RC 计算、它与交叉频率 fc 和 Vout 的选择相关。 通常、TI 将 fc 设置为 FSW 的1/20、并且您的输出电压很大、因此您将得到较大的 RC。   

    对于 CB 计算、 它与 Cout 的 ESR 相关、您使用了什么 ESR?

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    你(们)好

    我已经用手完成了两次计算、没有时间再做任何事情。

    但如果您愿意、您可以确认他们、我很感谢您这样做。 以便您可以帮助我了解我最终失败或错过的地方。

    我这样做:

    1) 1)选择了合理的统一电感值4.7uH、允许我从具有合理纹波电流的宽范围内选择 FSW、并从非常小的高电流电感器中进行选择:与 Vishay 的 SPM5030T-4R7M-Hz 相配

    2) 2)在每个分支的电源引脚上放置一个10 uF MLCC。 即使在温度/电压影响下降额、这个30uF 的总电流也应该能够保持相当高的1MHz 运行速度。 满负载下的输入电压纹波在其合理振幅下证实了这一点

    3) 3)为每个输出选择了100 μ F 标准等级 X7R MLCC、以应对高压和温度降额、并支持高负载阶跃、而输出电压影响很小。

    4) 4)在 每个输出上添加了一个(BLM31KN471SN1L)铁氧体磁珠隔离式第二个诱人100uF 水箱 MLCC。 反馈来自第一个电容器。 FB ESR 较低、因此我更喜欢拥有更可靠的控制环路、并且实际输出压降很小。 感谢您对这一选择的意见。

    5) 5)选择1MHz FSW 的原因有多种(首先与另一个固定1MHz 开关同步)

    6) fc= 1/10 fsw (数据表中建议的有效范围的中间值)

    7) 7)对于每个范围、RL 值使用了 Vout/Iout 比率。 Iout 是预期的最大值。

    8)遵循设计指南 第8.2.2.4 页的"环路补偿 "一节、并使用增益等的建议值

    结果是

    -RC (1v8)~212k Ω、 RC (3V3)~389k Ω、 RC (5v0)~589k Ω、 RC (0v9)~106k Ω、 RC (1v8)~212k Ω、  RC (3V3)~389k Ω、 RC (5v0)~589k Ω、 RC (0v9)~106k Ω、

    -CC~2n2用于所有分支、  

    -CB (1v8)~120pF、 CB (3V3)~64pF、 CB (5v0)~42pF、 RC (0v9)~236pF、  

    -C1 (1v8)~79pF、 C1 (3V3)~35pF、 C1 (5v0)~22pF、 C1 (0v9)~318pF (  我不记得根据我的计算得出的 ESR 值。 但我使用的是来自已使用 X7R MLCC 的数据表中的合理值、该值显示了不同系列之间在几到几十毫欧范围内的特定可变性。

    谢谢、再见

    F.

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    大家好、Francesco

    一些意见:

    1) 1)选择了合理的统一电感值4.7uH、允许我从具有合理纹波电流的宽范围内选择 FSW、并从非常小的高电流电感器中进行选择:与 Vishay 的 SPM5030T-4R7M-Hz 相配

    赵:我觉得4.7 μ H 还可以。  但电感 器选择应遵循"8.2.2.1数据表的输出电感器选择"规则、将电感器纹波电流设置为最大负载的~30%。  

    2) 2)在每个分支的电源引脚上放置一个10 uF MLCC。 即使在温度/电压影响下降额、这个30uF 的总电流也应该能够保持相当高的1MHz 运行速度。 满负载下的输入电压纹波在其合理振幅下证实了这一点

    [Zha]是的、输入电容器的10uF 就足够好了。 EVM 还为每个通道使用10uF 输入。

    3) 3)为每个输出选择了100 μ F 标准等级 X7R MLCC、以应对高压和温度降额、并支持高负载阶跃、而输出电压影响很小。

    [Zha]同意、较大的 Cout 可以提高负载阶跃性能。

    4) 4)在 每个输出上添加了一个(BLM31KN471SN1L)铁氧体磁珠隔离式第二个诱人100uF 水箱 MLCC。 反馈来自第一个电容器。 FB ESR 较低、因此我更喜欢拥有更可靠的控制环路、并且实际输出压降很小。 感谢您对这一选择的意见。

    赵:为避免误解 、我附上下图 、其中显示了焊珠的正确放置。

    焊珠应将 tps65263输出与 负载端隔离、我们应使 tps65263的反馈迹线 取自 Cout (C2&C3)。

    我 认为您 是正确的。  

    5) 5)选择1MHz FSW 的原因有多种(首先与另一个固定1MHz 开关同步)

    [赵]:我觉得还可以、但请注意当 Vout 较小时的最短导通时间限制、 我们应该计算   大于最短导通时间的导通时间(LX 高电平时间)。

    6) fc= 1/10 fsw (数据表中建议的有效范围的中间值)

    [ZHAZO]带宽 和交叉频率(fc)将为100kHz。 实际上 、对于   峰值电流控制模式、我认为 fc = 100kHz 有点大、那么 相位裕度 将受到高阶极点的影响。 通常、对于峰值电流模式、我们设置 fc=~50kHz。   

    总之、

    对于 您计算的 RC 值、 它认为是不正确的、它太 大、 我认为 您的问题是 fc 选择和 Cout。  RC 与 Cout 相关、不同的 Cout 引线到 不同的 RC。 在 TPS65400 EVM 原理图中、Cout 只有 2*22uF、因此 EVM 的 RC 值很小。    

    对于您计算出的 CB 值、我认为它是正确的。

    此外、在计算之后、我们应该使用 TINA 均值模型来进行交流仿真、以确保有足够的相位裕度、请参阅下面的链接。

    http://www.ti.com/product/TPS65263/toolssoftware

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    谢谢赵!!

    你的帮助很棒!  它帮助我确认了自己的选择、并让我有一个更好的方法。 你在这方面给我提供了很多帮助!

    将来会承担学习 Tina 的费用、现在时间不多;因此、我们将尝试在现有硬件上进行测试和出错。 您的提示确认、凭经验找到的最佳值、数据表指南以及组件在电压和温度范围内的行为知识之间达成合理的折衷将导致 最佳结果。

    认为该主题可能已关闭。

    再见

    弗朗西斯科

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    你(们)好,先生

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