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[参考译文] TPS55332-Q1:补偿值计算和 EMI 滤波器设计

Guru**** 2331900 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5121
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/596604/tps55332-q1-compensation-values-calculation-and-emi-filter-design

器件型号:TPS55332-Q1
主题中讨论的其他器件:LM5121TPIC74101

你(们)好

我将 TP55332 IC 用于 我的应用之一。 DC-DC 转换  器被设计成作为升压转换器运行、此转换器在8V 至18V 的输入电压范围内提供18.5V 稳压输出电压。

我想知道补偿电路的值、这样在布局正确和补偿值正确的情况下、稳定性不会受到影响。

我的电路详细信息:

我的直流/直流转换器的工作频率为350kHz、

输出电压为18.5V、输出电流为1A

所选电感器为22uH 功率电感器

输出电容 为4.7uF x 3陶瓷电容器、

输入电容器为4.7uF x 2陶瓷电容器。

那么、电阻器和电容器的补偿值应该是多少、这样电路才能保持稳定?

我尝试从数据表中进行计算、但无法做到。 您能告诉我们如何计算这些值吗?

此外、我还看到该开关稳压器中的开关功率损耗非常高、是否可以进行任何调整以降低开关损耗?

对于升压转换器的 EMI 滤波器计算、我们是否可以使用德州仪器的应用手册"AN-2162轻松解决直流/直流转换器的传导 EMI 问题"? 请给出建议。

谢谢、此致

Pratima V.

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    感谢您考虑使用 TI 器件。 您能否按照 TPS55332数据表第8.2.2.8节进行操作并选择补偿值? 关于 EMI 滤波器、AN-2162解决了降压转换器的问题、但 EMI 滤波器选择的原理是通用的。 TPS55332是一个升压转换器、输入电流不是脉冲、而是一个很大程度上带有斜坡的直流电流。 因此、输入电流不像降压转换器那样具有太多的纹波(交流分量)、因此所需的滤波器会更小。
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    你(们)好

    感谢您提供 信息。 我参考了提供补偿值的第8.2.2.8节。 但问题是、它将引导我们使用一些公式。

    公式16和公式17。

    "R"电阻器未知。 "R"代表什么? 由于未知、我无法计算该值。

    其次、在我的应用中、我在输出端使用了陶瓷电容器。 总电容为3个、总电容值为14uF。 输出电感为22uH。

    因此、输出电容器的 ESR 将非常低、小于50 m Ω。 这是否会导致我的电路因高增益等而不稳定?

    请发表评论。

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    "R"是最小负载电阻、即最大负载下的"R"。 这在公式(10)之后进行了解释。  关于陶瓷电容器的选择、应该可以。

    此致

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    感谢您的宝贵意见。

    不过、我仍然有一点怀疑、如果在20V 的输出电压下获得1A 的电流、 则 IC 中的开关损耗 非常高、使用数据表中给出的公式计算时、大约为0.7W、而 IC 中的总损耗为1W。

    您能不能说、这是可以的、还是需要将开关频率从350kHz 降低到一些较低的频率?

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    较低的频率肯定可以降低开关损耗、您可以进行类似的计算以在不同频率下降低功率损耗。 请注意、频率越低、您可能需要增加电感器和滤波电容器。 另一方面、IC 应能够处理1W 的功率损耗、因为其下方有散热焊盘、有助于散热。 请参阅 EC 表中 IC 的热阻、并评估您的系统热性能。
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    感谢您的意见。 这真的很有帮助。

    我查看了该图、基于该图、我实现了1W 的功率损耗。

    此外、我对使用此 IC 的升压设计还有一些疑问。

    如您所知、该器件可维持高达40V 的连续输入电压。 它可以承受高达60V 的瞬变。

    因此、如果我们在40V 以上的电压下运行器件、例如45V 连续电压、这低于器件的绝对最大额定值、那么器件是否能够保持电压、或者当电压超过时是否需要切断电源?

    第二、当器件不工作且输入电压超过输出电压时、输出电容器将继续充电、直到输出电压等于输入电压。 这意味着它将输入电压传递到转换器的输出侧。

    我想知道、在 IC 的输出侧使用二极管时、是否有任何方法可以降低带电输出电压或避免电容器充电。

    在我使用电源的应用中、输入电压范围(9V 至18V 标称值、最大25V)超过输出电压(20V) (对于某些电气测试)。

    我认为保持 IC 关闭是更好的选择、但应该有某种方法来避免电容器充电。

    请提供您的意见或建议。

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    关于额定电压、VIN=45V 可能是可以的、也可能不是可以的。 您实际上还需要检查 SW 引脚电压并确保其低于60V。 开关期间、SW 引脚在 Vou 顶部通常会看到一些尖峰电压。

    对于第二个问题、如果 VIN>VOUT、升压转换器没有停止电压馈送的机制、这是正确的。 当 circut 未切换时、您需要有额外的开关来阻断从输入到输出的路径。 请参阅 LM5121、它支持负载断开功能。

    在您的情况下、由于您的 VIN 在运行期间可能大于 Vout、因此您应采用 TPIC74100或 TPIC74101等降压/升压转换器。

    谢谢、
    Youhao
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    您好!

    非常感谢 您提出的宝贵建议、这对我的理解非常有帮助、并提供了良好的学习体验。 在测试之前、我需要您的全面支持。

    根据数据表中给出的建议、 SW 引脚 应保持在52V 以下。

    此外、由于我的输入电压将低于45V、因此 SW 引脚电压将保持在60V 以下。

    根据您的输入、"SW 引脚在开关期间通常会在 Vout 顶部看到一些尖峰电压"。 那么、您能否告诉我们、由于我使用了一个反向击穿电压为40V 的二极管、电压电平尖峰的电平是多少。 请提供您的意见。

    我们已经最终确定了这些组件、因此现在无法使用降压/升压转换器。 感谢您的意见。

    但是、当输入电压超过输出电压时、我将尝试保持升压 IC 关闭。

    在我的电路板中、我使用了一个降压转换器 IC 和一个升压转换器 IC、它们都在不同的开关频率下工作。 两个稳压器都有两个不同的 EMI 滤波器。 问题在于、EMI 滤波电感器和电容器彼此接近、因为电感器/电容器的一端连接到电池线路或电源线。

    那么、您能否建议如何处理这个问题、我认为、LC 滤波器频率会随着 两个 EMI 滤波器的接近而变化。 请提供您的意见。 我尝试了两种方法。 有关详细信息、请参阅以下图片。

    这两幅图显示了输入 EMI 滤波电容器的不同导入。  EMI 滤波器周围显示了蓝色圆圈。  红色网显示电源线(US_PROT 网)、黄色为接地。当红色网被 同一信号而 不是迹线的大平面所取代时、就好像滤波器频率在变化一样。 在第二幅图像中、很明显、频率可能会因两个滤波器使用的 L 和 C 不同而发生变化。 请建议适当的信号布线方式、以便既能满足信号的实际目的、又不会改变滤波器的频率。

    两个图像中的左蓝色圆圈表示升压、右蓝色圆圈表示降压 EMI 滤波器。

    请答复。

    还显示了升压部分的原理图。 如果您有任何意见、请查看并告知我们。 R63更改为360kohm。

    谢谢

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    我想知道上述查询的答案。

    谢谢

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    您好 Pratima、

    您似乎打开了另一个有关 EMI 滤波器方向问题的主题。 我将关闭这个话题、让我们继续讨论您的新话题。 谢谢。