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[参考译文] TPS54560:反相电源高频纹波

Guru**** 2374080 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS54560
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/634543/tps54560-inverting-power-supply-high-frequency-ripple

器件型号:TPS54560

您好!

根据 Excel 工作表、我在网站上提供了-18V@3A 电源设计。

我已根据 Excel 工作表中的计算使用了所有组件。 但满载时存在高频纹波问题、如下所示。

我还使用 Excel 工作表中计算的组件、在同一个开关上使用+18V 电源。 但其高频纹波在满载时约为600mvpp。

使用1 GHz 示波器和直接输出电容器的桶形&tips 方法进行测量。

我找不到有效的方法来减少这种纹波、您有什么建议吗?

此致、

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    您可能会考虑从 PH 到 IC GND (-Vout)的 RC 缓冲器。  请参阅随附的:

    e2e.ti.com/.../0535.RC-Snubber.doc

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    Mert、

    我同意 John 的观点。

    Sam

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    尊敬的 John:

    感谢您的建议。 我将尝试找到寄生电容并直接从 TPS54560的 SW 引脚进行测量。 但我无法确定 SW 引脚上的波形。 请检查一下吗? 没关系吗?

    上图是在负载为3A 时从 SW 引脚测得的。

    下图表示高频开关噪声。 其周期为6.8ns、我将尝试增加周期13.6ns 以找到寄生电容。

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    我不直接支持 TPS54560、但该 SW 节点波形看起来不正确。  您如何测量它?  WRT GND 或-Vout?

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    我们以-Vout 为基准进行测量。 但我在错误的点进行测量。

    请在下方查找原理图。 现在测量点为 PH (SW)和 GND (即-Vout)引脚。 请在下方查找新的测量值。 我认为他们可以继续。 现在周期为88ns。

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    现在看起来是正确的。 尝试我提供的过程、看看您是否可以降低开关噪声。 我还应该提到另一件事。 测量时必须小心。 很容易拾取辐射噪声。 直接测量输出电容器上的输出电压。 使用极短(< 1cm)的接地导线。 最好使用"注嘴和料筒"方法。
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    尊敬的 John:

    感谢您提供"建议和桶形"建议。 根据您提供的程序、我找到了 Cs 和 Rs 值。 但是、当我完成功率耗散计算时、它是3.8W、不可能在我的电路上放置功率电阻器。 您认为3.8W 是正常的吗?

    我测量的 Cs 为2.35nF (2x4.7nF 系列)、然后 Cp 为0.78nF、Lp 为250nH、Rs 为17、86 Ω(10 + 4.99系列)。 Vds 为75V、f 为282kHz (相对较低)。 因为 VDS 功耗非常高。

    根据该计算、我认为 TPS54560电路无法使用 RC 缓冲器。 此外、我还在极短的时间内尝试过 RC 缓冲器(2.35nF 和14.99欧姆)(以避免电阻器烧坏)、但我无法得到任何改进:(

    是否可以对补偿电路进行任何改进? Rzero、Czero 和 Cpole?

    问题可能与布局有关。 我的-18V 反相布局与数据表提供的+18V 布局相同。 我是否应该对将 TPS54560用作反相电源的布局进行任何更改? 提供的+18V 示例布局如下所示。 由于 Vout 为反相电源的 GND、因此只有输入旁路电容器连接到 Vout。

    我无法理解的另一个问题是开关频率。 对于-18V 反相电源、在高于290kHz 的频率下、我无法获得3A。 你有什么想法吗?


    此致、

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    您可以在该缓冲电阻器中耗散一些功率、但3.8W 似乎很高。 通常、它大约为四分之一或半 W、因此我通常不会为此使用1/10W 0603电阻器。 补偿会影响稳定性、通常不会以某种方式帮助开关噪声。 过冲和振铃看起来并不是那么糟糕、但布局是一个重要的考虑因素。 您需要保持小的循环电流环路。
    由于峰值电流可能远高于负载电流、因此无法从反相降压升压中获得满额定电流。 您必须降低一个系数1-D 有关该主题的更多信息、请访问:

    www.ti.com/.../slva257
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    尊敬的 John:

    我对布局有怀疑、并尝试保持循环电流环路较小、但我无法得到任何改进:(

    我之前发布的原理图中的 CD 值。 建议使用1uF、但我想知道更改该值是否会带来改进效果?

    我的布局和原理图如下所示。 原理图上的一些值已更改、我在 Vin 和 GND 引脚之间添加了 CD。 我已经使用电缆尝试了连接 C36和 Cout GDN 引脚、这方面的改进非常小、但还不够。 你还有什么建议吗?

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    是的、您将需要一个从 Vin 到 IC GND 的输入电容器、即- Vout。
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    您好、John、

    我已经制作了一个新的测试布局、如下所述。

    https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2016/09/28/laying-out-an-inverting-buck-boost-converter-for-success

    http://www.ti.com/lit/an/snva722b/snva722b.pdf

    http://www.ti.com/lit/ug/slvu243/slvu243.pdf

    请在下面找到新的原理图和布局。 您是否对新布局有任何建议或意见? 我要使用导孔之间的电缆连接 C34吗? 因为我们只能制造一层 PCB。

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    有人提出任何意见吗? 我不想使此布局再次变得糟糕:(

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    Mert、

    我做了一个简短的介绍、我的想法如下:
    1.您能否顺时针旋转 D6 90度并将其置于 L6之下以使该环路变小?
    2.根据负载瞬态、您可能会将从输出到 GND 的电容器放置在 KN2旁边(在那个大"1"下)。
    3.感谢您将引导跟踪保持未连接状态。 这是在顶层视图上显示非顶层连接的绝佳方式。

    如果 John 还有更多需要补充的内容、我会让他发表评论。

    Sam
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    谢谢 Sam。

    根据您宝贵的意见、我更新了布局。 没关系吗?

    C40是新的1206陶瓷电容值、将接受测试。

    此致、

      

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    Mert、

    对于 D6、我更喜欢下面的图片(请原谅低质量的编辑。 PowerPoint 是我的 Photoshop)。  除此之外、我认为它看起来很好。  我将请 John 提出他的最后意见。

    Sam

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    谢谢 Sam。 我同意现在情况会更好。

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    您好!

    首先、感谢您的建议。

    我今天已经测试了上述图层。 结果约为3Vpp 高频纹波。 然后、根据以下文章、我添加了额外的输入和输出旁路电容器、Rboost 和 RC 缓冲器。

    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/196/AN045_5F00_Reducing-EMI-in-buck-converters.pdf

    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/196/SLVA219A_5F00_TI_5F00_Minimizing-Inverting-Converter-HF-Switching-Noise.pdf

    我可以得到的最佳结果如下。 TPS54560或反相电路是否可接受? 我还能做些什么呢? 我应该考虑更改 TPS54560吗?   我的客户对 HF 纹波值没有任何要求、但他们对结果不满意。 如何说服他们?

    我的问题太多了、但我真的很难回答、我不知道应该怎么做。 此致。

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    高频噪声也可以耦合到探头接地环路中。 确保探测输出最小接地环路区域。 另一个有用的方法是添加一个输出滤波器来滤除设计频率噪声。