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[参考译文] LM5141-Q1:测试问题

Guru**** 2533840 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5141-Q1

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/821989/lm5141-q1-test-questions

器件型号:LM5141-Q1

尊敬的:

在测试 LM5141-Q1EVM 时、我会发现一些问题。

在轻负载或极低负载条件下、随着 Vin 的增加、Iin 会降至0、我认为这会进入待机模式。 在这种情况下、我可以看到 Iin 中的脉冲、频率约为2.5kHz、当 Vin 增大时振幅较低、当 Vin=12V 时为264mA。 问题是什么?

在轻负载或极低负载条件下、引脚会 随着 Vin 的增大而减小;而当负载增大时 、引脚  会随着 Vin 的增大而增大、那么、什么会导致差异?

3. 随着负载的增加,当输入电压略高于5.5V 时,输出不是5V,而是4.8V 或更低。  问题是什么? 我曾猜过5141的 dutymanx、但 Vout/Vin 高于80%。  我的测量值是否错误?  

当我改变负载时、为什么 Vin 会产生纹波、纹波振幅与 Vin 成正比?

此致

Wenyi

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    您好!

    请参阅下面的答案。

    此致、

    Tim

    [引用用户="Wenyi Zhao1"]

    器件型号:LM5141-Q1

    尊敬的:

    在测试 LM5141-Q1EVM 时、我会发现一些问题。

    在轻负载或极低负载条件下、随着 Vin 的增加、Iin 会降至0、我认为这会进入待机模式。 在这种情况下、我可以看到 Iin 中的脉冲、频率约为2.5kHz、当 Vin 增大时振幅较低、当 Vin=12V 时为264mA。 问题是什么?

    [th]输入电流由输入电容器进行滤波。 稳压 器可能以2.5kHz 的突发模式运行、类似于 SW 节点脉冲的行为方式。

    在轻负载或极低负载条件下、引脚会 随着 Vin 的增大而减小;而当负载增大时 、引脚  会随着 Vin 的增大而增大、那么、什么会导致差异?

    [TH]电感磁芯损耗随输入电压的增加而增加(电感 纹波电流越高、磁通摆幅越大)。

    3. 随着负载的增加,当输入电压略高于5.5V 时,输出不是5V,而是4.8V 或更低。  问题是什么? 我曾猜过5141的 dutymanx、但 Vout/Vin 高于80%。  我的测量值是否错误?  

    [th]控制器以最大占空比运行。 输出处于压降状态。

    当我改变负载时、为什么 Vin 会产生纹波、纹波振幅与 Vin 成正比?

    [th]随着稳压器对负载变化的反应、负载瞬态将导致输入电压扰动。

    此致

    Wenyi

    [/报价]

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    您好、Tim、

    很高兴再次与您交谈。

     

    您说控制器以2.5Hz 的频率进入突发模式、那么待机模式和突发模式之间有何区别? 或者、由于5141-Q1数据表中对待机模式的解释不是很清楚、因此它们是两个相同的模式。 而且、在突发模式下进行测试时的频率不稳定、是正常条件还是出错了?

    很抱歉、我是说在轻负载或极低负载条件下、引脚会 随着 Vin 的增大而减小;当负载较重时 、引脚会  随着 Vin 的增大而增大。 例如、当负载为3A 时  、引脚随  Vin 的增加而增加。 在这种情况下、信通量磁芯损耗是否会产生影响?

    我发现5141的 dutymax 为78%、但 Vin 为5.5V、而输出为4.79V、在这种情况下占空比高于78%(在 CCM 下运行)、 我是否在测量中出错?

    4.我明白了。 更进一步、是什么导致 扰动? 电容器或电感器的功率是多少?

    此致

    Wenyi

    您认为 控制器以2.5kHz 的频率进入突发模式、那么待机模式和突发模式之间有何区别? 或者、由于5141-Q1数据表中对待机模式的解释不是很清楚、因此它们是两个相同的模式。 而且、在突发模式下测试时的频率 不稳定、是 A

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    您好、Wenyi、

    请参阅下面的答案。

    此致、

    Tim

    [引用用户="Wenyi Zhao1"]

    您好、Tim、

    很高兴再次与您交谈。

     

    您说控制器以2.5Hz 的频率进入突发模式、那么待机模式和突发模式之间有何区别? 或者、由于5141-Q1数据表中对待机模式的解释不是很清楚、因此它们是两个相同的模式。 而且、在突发模式下进行测试时的频率不稳定、是正常条件还是出错了?

    [TH]是的、类似。 当启用二极管仿真模式时、在轻负载条件下会出现突发模式(实际上是为了提高效率而减少频率)。 在   实际开关期间、控制器将在脉冲跳跃间隔期间以工作模式运行。

    很抱歉、我是说在轻负载或极低负载条件下、引脚会 随着 Vin 的增大而减小;当负载较重时 、引脚会  随着 Vin 的增大而增大。 例如、当负载为3A 时  、引脚随  Vin 的增加而增加。 在这种情况下、电感磁芯损耗是否会产生影响?

    [TH]随着 Vin 增大,电感纹波电流幅度增大--这意味着磁芯损耗增大。 MOSFET 的开关损耗也随 Vin 增大。

    我发现5141的 dutymax 为78%、但 Vin 为5.5V、而输出为4.79V、在这种情况下占空比高于78%(在 CCM 下运行)、 我是否在测量中出错?

    [th]最大占空比由所选的 Fsw 和100ns 的 toff-min 设置、例如在1MHz 时、Dmax =(1us - 100ns)/1us = 90%。

    4.我明白了。 更进一步、是什么导致 扰动? 电容器或电感器的功率是多少?

    [th]负载瞬态会导致占空比发生变化、从而使输出恢复到其调节设定点。 输入电流有变化/扰动、 输入纹波同时变化等。

    [/报价]

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    您好、Tim、

    感谢您的持续解释。

     我能否区分突发模式和待机模式、因为突发模式意味着较低的频率以 提高效率、而 待机模式保持 原始频率并跳过一些周期。 2.5k 是固定的、因为我发现电路在不均匀的频率下工作?

    3.我想我已经知道你的答案是在不同情况下的责任限额。 因此、当我通过过滤要求来选择控制器或降压稳压器时、TI.com 中的 dutymax 为5141-Q1的78%、对此没有其他解释、这不严重吗?

    此致

    Wenyi

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    您好、Wenyi、

    给定控制器的最大占空比取决于所选的开关频率和最短关断时间。 如果 Tsw 是开关周期、则 dmax =(tsw - toff-min)/Tsw。

     稳压器的工作模式为连续导通模式(CCM)和二极管仿真模式/非连续导通模式(DCM)-这些取决于电感器谷值电流是否为负。 控制器本身可以处于激活或待机模式、具体取决于是否切换。

    此致、

    Tim  

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    您好、Tim、

    我认为每个控制器都有一个固定的 Dmax、现在我知道了。

    但是、我知道 CCM 和 DCM 的工作模式。 我从数据表中了解了待机模式、而突发模式则与您之前所说的不同、我不知道它们是否与我上面所说的频率相同或不同。当我测试5141EVM 时、我发现它在不同条件下以不同的频率工作。 例如、轻负载、当输入电压高于7.5V 时、它的工作频率为 aroud 35Hz; 在低负载下、它的工作频率约为2kHz。 我无法确定它的工作模式、频率不均匀?

    此外、在轻负载下、我发现 Vout 的纹波频率为1.5k、 每 1.5k 纹波中有100k 纹波?  这两 个频率代表什么?

    此致

    Wenyi

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    您好、Tim、

    此外,在轻负载或低负载情况下,为什么测试时 Vout*Iout>Vin*Iin。

    此致、

    Wenyi

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    文义

    您所描述的是轻负载或无负载运行的典型和预期行为。 适用的频率将取决于负载条件和所选的组件值。 如果您需要进一步的支持、请发送波形。  

    此致、

    Tim

  • 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。

    您好、Tim、

    我希望这些进一步 的信息能让您了解我的问题并给出答案。

    1、  对于轻负载运行、控制器在 Vin 高于3.6V 时工作、测试时开关频率为310.8k、当 Vin 增加到5.278V 时频率变为803.6k。 因此、在3.6V 至5.278V 的输入电压范围内、 控制器在哪种模式下工作?S

    在 轻负载运行时、当输入电压高于7.5V 时、输入电流会降至0A、开关频率约为34.2Hz。 控制器在哪种模式下工作?

    当负载为0.01A 时、当输入电压高于7.5V 时、输入电流将降至0A、开关频率约为2kHz。

    当负载为0.1A 时、当 Vin 高于12V 时、Iin 会降至0A、开关频率约为15kHz。

    当负载为1A 时、当输入电压高于8V 时、开关频率约为1.1MHz。

    为什么它与轻负载运行不同?

    4.在轻负载或低负载条件下,测试时为什么 Vout*Iout>Vin*Iin,这意味着 Pout>Pin? 测试点位于 EVM 上、长线除外。

    例如、当负载为 0.1A 时、当输入电压大于8V 时、输入电流将降至小于0.1A、如数据表所示、该值可能为35uA。 因此、PoUT 大约为0.5W、而引脚<1mW、这是否是正常情况以及电源在哪里?

    当负载从5A 变为0A 时、Vout 会发生变化、以看到 与下面的照片00093类似的不同纹波、这是为什么会发生的?

    6.当负载为1A 且输入电压为12V 时,我发现来自占空比的次谐波振荡如下图所示,内部补偿为何会发生这种情况?


    此致、

    Wenyi

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    您好、Wenyi、

    请参阅下面的答案。

    此致、

    Tim

    [引用用户="Wenyi Zhao1"]

    您好、Tim、

    我希望这些进一步 的信息能让您了解我的问题并给出答案。

    1、  对于轻负载运行、控制器在 Vin 高于3.6V 时工作、测试时开关频率为310.8k、当 Vin 增加到5.278V 时频率变为803.6k。 那么、在3.6V 至5.278V 的输入电压范围内、 控制器会以哪种模式工作?

    [th]这是当 Vin 接近 Vout 设定点且达到最小关断时间(实际上是最大占空比)时的频率折返。 有关更多详细信息、请参阅数据表。

    在 轻负载运行时、当输入电压高于7.5V 时、输入电流会降至0A、开关频率约为34.2Hz。 控制器在哪种模式下工作?

    [TH]启用二极管仿真模式时、这是频率折返。 电感器电流不允许变为负值。 FSW 将发生变化、以控制传递到输出端的能量、从而满足负载要求。

    当负载为0.01A 时、当输入电压高于7.5V 时、输入电流将降至0A、开关频率约为2kHz。

    当负载为0.1A 时、当 Vin 高于12V 时、Iin 会降至0A、开关频率约为15kHz。

    当负载为1A 时、当输入电压高于8V 时、开关频率约为1.1MHz。

    为什么它与轻负载运行不同?

    [TH]启用二极管仿真模式时、这是频率折返。 电感器电流不允许变为负值。 FSW 将发生变化、以控制传递到输出端的能量、从而满足负载要求。 这取决于输入电压、输出电压、输出电流、L、Cout、 等等

    4.在轻负载或低负载条件下,测试时为什么 Vout*Iout>Vin*Iin,这意味着 Pout>Pin? 测试点位于 EVM 上、长线除外。

    例如、当负载为 0.1A 时、当输入电压大于8V 时、输入电流将降至小于0.1A、如数据表所示、该值可能为35uA。 因此、PoUT 大约为0.5W、而引脚<1mW、这是否是正常情况以及电源在哪里?

    [TH]引脚必须 始终大于 PoUT 的平均值。 检查您的测量值、并确保 DMM 具有长孔径窗口设置。

    当负载从5A 变为0A 时、Vout 会发生变化、以看到 与下面的照片00093类似的不同纹波、这是为什么会发生的?

    [TH]这是二极管仿真模式启用时的预期行为、电感器不能变为负电压、因此输出没有有源放电、从而将过冲电压降至稳定的设定点 (实际上是负载电流使输出电容放电导致 Vout 下降)。

    6.当负载为1A 且输入电压为12V 时,我发现来自占空比的次谐波振荡如下图所示,内部补偿为何会发生这种情况?


    此致、

    Wenyi

    [/报价]

    这是启用二极管仿真模式时的频率折返。 电感器电流不允许变为负值。

  • 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。

    您好、Tim、

    1.我知道当输入电压为3.6V 至5.2V 时、由于最小 TOFF、控制器在正常频率下无法工作。 但是、 为什么较低的 Vin 对应于较低的频率? 或者、它是指表达式吗?

    此外、在 TI.com 上过滤降压稳压器时、5141-Q1的 Dmax 为78%、是否会误导客户忽略控制器?

    如果您对二极管仿真模式期间的频率有一些与 Vin、IO 或其他参数相关的表达式、请参考。

    4.在轻负载或低负载条件下、我会说<Pout. 我知道这是不可思议的。 但在这些条件下、在二极管仿真期间、Iin 非常低、正如 Iq=35uA 一样、虽然 Vin 可能为24V 或更高、但引脚仍然非常低。 那么、如何解释这个问题呢?

    5.那么,在问题5照片中,为什么在轻负载时会产生纹波? 我在测试指南中看不到相同的纹波。

    6.您说次谐波振荡正常吗? 它是否会导致不稳定的情况?

    此致、

    Wenyi

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    您好、Tim、

    1.我知道当输入电压为3.6V 至5.2V 时、由于最小 TOFF、控制器在正常频率下无法工作。 但是、 为什么较低的 Vin 对应于较低的频率? 或者、它是指表达式吗?

    此外、在 TI.com 上过滤降压稳压器时、5141-Q1的 Dmax 为78%、是否会误导客户忽略控制器?

    如果您对二极管仿真模式期间的频率有一些与 Vin、IO 或其他参数相关的表达式、请参考。

    4.在轻负载或低负载条件下、我会说<Pout. 我知道这是不可思议的。 但在这些条件下、在二极管仿真期间、Iin 非常低、正如 Iq=35uA 一样、虽然 Vin 可能为24V 或更高、但引脚仍然非常低。 那么、如何解释这个问题呢?

    5.那么,在问题5照片中,为什么在轻负载时会产生纹波? 我在测试指南中看不到相同的纹波。

    6.您说次谐波振荡正常吗? 它是否会导致不稳定的情况?

    此致、

    Wenyi

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    您好、Wenyi、

    请参阅下面的答案。 我将直接发送一封电子邮件。

    此致、

    Tim

    [引用用户="Wenyi Zhao1"]

    您好、Tim、

    1.我知道当输入电压为3.6V 至5.2V 时、由于最小 TOFF、控制器在正常频率下无法工作。 但是、 为什么较低的 Vin 对应于较低的频率? 或者、它是指表达式吗?

    [TH]如果达到最大占空比(最短关断时间条件)、则 FSW 保持恒定、Vout 跟踪 Vin 并根据高侧 FET Rdson 和电感器 DCR 下降。 此外、如果启用了二极管仿真模式、则 FSW 在轻负载时会降低。

     

    此外、在 TI.com 上过滤降压稳压器时、5141-Q1的 Dmax 为78%、是否会误导客户忽略控制器?

    [th]最大占空比随 Fsw 而变化。 我们将提请注意在下一个数据表更新周期中、在较低 Fsw 下可能出现的较高 Dmax。

    如果您对二极管仿真模式期间的频率有一些与 Vin、IO 或其他参数相关的表达式、请参考。

    [TH]不可用。

    4.在轻负载或低负载条件下、我会说<Pout. 我知道这是不可思议的。 但在这些条件下、在二极管仿真期间、Iin 非常低、正如 Iq=35uA 一样、虽然 Vin 可能为24V 或更高、但引脚仍然非常低。 那么、如何解释这个问题呢?

    [th]尝试使用1秒的孔径窗口设置电压表和电流表、以测量 Vin、Iin、Vout 和 Iout。

    5.那么,在问题5照片中,为什么在轻负载时会产生纹波? 我在测试指南中看不到相同的纹波。

    [th] 我将通过电子邮件向您发送一个 ppt 文件来描述这一点。

    6.您说次谐波振荡正常吗? 它是否会导致不稳定的情况?

    [th] 我将通过电子邮件向您发送一个 ppt 文件来描述这一点。

    [/报价]

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    您好、Tim、

     

    1.我同意您的意见,如果 FSW 在 CCM 下运行,它应该是2.2MHz。 但是、正如您所说的、当输入电压为5.5V、输出电流为5A 时、在 CCM 下 FSW 为2.2M、最大值为78%、输出电压只能为5.5*78%=4.29V? 这是矛盾吗?

     

    2.您是否有任何有关二极管仿真模式或 DEMB 的应用手册? 我在 TI.com 上找不到它。

     

    此致、

    Wenyi

     

     

     

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    您好、Wenyi、

    在 Fsw 较高的情况下、稳压器将在该条件下以压降运行。 我编辑了上一篇文章、因为 FSW 在压降时将保持恒定。

    不确定我们是否有专门针对二极管仿真的应用手册-但是、它与传统的 DCM 运行模式非常相似(当电流达到零时、低侧 FET 会关断、因此行为类似于二极管)。

    此致、

    Tim

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    您好、Tim、 1.我的测试数据如下所示: VIN=5.5V、Vo=4.975、FSW=774.2kHz (IO=1)、 Vo=4.9475V、fsw=622.8kHz (Io=2A)、 Vo=4.9188V、Fsw=694.2kHz (Io=3A)、 Vo=4.8875V、fsw=697.5kHz (Io=4A)、 Vo=4.8313V、fsw=695.4kHz (Io=5A)。 由于调节了频率、为什么不增加频率来增加 Dmax 以获得稳定的 Vout=5V? 此致 、Wenyi
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    文义

    我想我们将在另一篇文章中对此进行讨论。 请注意、占空比是 FET 和电感器的输入电压、输出电压以及压降的函数。 在任何情况下、在每个开关周期中都会强制施加一个最小关断时间脉冲、以便为引导电容器充电。

    此致、

    Tim