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[参考译文] LM3406HV-Q1:LM3406电流问题。 提供0.1[A]而不是1.5[A]

Guru**** 2318830 points
Other Parts Discussed in Thread: LM3406
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/591154/lm3406hv-q1-lm3406-current-issues-delivers-0-1-a-instead-1-5-a

器件型号:LM3406HV-Q1
主题中讨论的其他器件:LM3406

你好! 我正在从事一个农业应用项目、使用50 [w] LED、Vf=31[V] 1.5[A]。 我决定使用 LM3406、因为它具有高输入电压范围、调光功能和电流。

我设计了一个 PCB 来驱动 LED、使其达到最大能力 (1.5[A])、但现在我的电路提供的输出电流存在问题。 我得到的是0.12[A]、而不是我想要的1.5[A]。 我使用的受控 电源提供48[V]、最大输出电流为4[A]、纹波为0.1[V]。 当我将电源连接到电路时、会出现大量噪声、从而污染器件的电流信号。 您对如何解决此问题有什么想法吗?

我注意到、当我将输入电压(从0[V]升至48[V])时、在38[V]时、我得到的最大电流为1[A]、然后在48[V]时降至0.2[A]。 当我升高电压时、噪声也会上升、达到20[V]峰间最大值。 (因此输入电压在38[V]至58[V]之间变化)

我还注意到、当输入电压超过38[V]时、流经 LED 的电流开始在不连续模式下运行。 我认为这是因为驱动器使用过压/过流比较器系统。 产生的输入电压噪声也会在检测电阻器电压中产生噪声、超过了该系统允许的300[mV]。 我还想一下电源和器件之间的"电源交互"、但我尝试了不同的输入电容器(根据计算)、条件并没有得到改善。 当我打开器件时、电气系统中会产生大量噪声。

该项目的设计条件如下:
1) 1)我只能使用一层(本例中为顶层)。

2) 2)我需要快速响应电流。 我想测试驱动器的调光器、并将其与高响应 MOSFET 进行比较。 我想在0.3[A]至1.5[A]的电流范围内运行驱动器

3) 3)最小噪声注入电气系统。

4) 4)输入电压为48[V]。

我连接了一些信号示波器信号、原理图和 PCB 设计。

请注意、图片中显示的电流测量值是缩放的(我在电流传感器中旋转更多的圈数)。

我尝试解决了将并联电容器放置到感应电阻器上的问题。 当我将电容器靠近电阻器时、信号没有改善、但当我靠近 CS 引脚时、我可以获得更大的电流。 (实际上、这是我在38[V]处获得1[A]的原因之一。 我还将输入电容更改为驱动器数据表建议的最小值(公式15)。 信号会改善、但问题仍然存在。

您对我的设计有何看法? 我使用的是1206尺寸的组件。 对于1oz 铜的电流、我设计了宽度为71 [mil]的过孔。 我计算出、对于1.5[A]、3oz 铜需要7[mil]、对于2oz 铜需要12[mil](问题是3oz 铜要贵得多)。 过孔会产生一些问题? 我必须将组件放在距离驱动器多远的地方?

  e2e.ti.com/.../8156.PCB2.PDFe2e.ti.com/.../5482.2783.Schematic-Prints.pdfe2e.ti.com/.../5516.Vin-Vs-Current.mp4

如果你能给我一些建议或建议,我将不胜感激。

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    您好 Andres、

    我很确定我知道这个问题、但我想问您是否真的使用了100mH 电感器? 如果是、饱和电流额定值是多少? 它需要具有高于设计中峰值电流的饱和电流额定值、如果您需要全面保护、则最好高于器件的电流限制。 这只是一个占位符值吗? 我看不到该外壳尺寸的100mH 甚至没有接近正确的额定电流。 如果您希望我查看完整的 BOM 中是否存在任何问题、如果您能提供、我会很高兴。 关于我看到的两个主要问题:

    输入电容。 我知道有一个最小电容的计算方法、但这实际上仅用于稳态运行、以过滤开关频率分量并将输入电压纹波降低到特定水平。 就个人而言、如果在稳态运行时考虑到电容器在温度和偏置电压范围内的降额、我至少会将计算值加倍。 如果我像您一样进行 PWM 调光、那么我会再次将该值提高10倍。 在您的情况下、我可能会使用两个10uF 电容器、并确保它们是 X7R、X5R 或具有良好电介质的其他电容器(以前不是 Y5V)。

    2.布局。 信不信由你、这是我在开关稳压器中看到的最常见问题之一。 开关会产生大量噪声、因此您必须非常小心地进行布局(不同拓扑有不同的规则)、否则会产生过多的噪声、您将无法正确调节。 您最常见的现象是由于接地和噪声引起的电流感应误差而降低电流。 在更严重的情况下、您将生成足够高(或足够低、低于地面)的尖峰、从而损坏物体。

    在所有开关中、接地是最重要的事情、但重要的接地可能会改变。 在诸如 LM3406的降压转换器中、主要的关注地是输入电容器、整流二极管(D3)、电流感应电阻器(Rsns)和 IC。 您希望所有这些接地尽可能靠近并与实心接地层连接在一起。

    布线也很重要。 考虑两个周期以及电流不连续的情况(传导一半周期、而不传导另一半周期)。 在第一个周期中、开关将打开、因此电流将从 Cin 接地流出 CIN+、流经内部 FET、流经电感器和 LED、并通过 Rsns 流向接地端。 第二个周期开关关闭、电流路径从接地经由 D3、电感器和 LED、并通过 Rsns 接地。 我提到这一点是因为每个周期都会有一个相反的接地返回电流、该电流将精确跟随正向电流以减小环路面积(阻抗最小的路径)。 因此、您需要提供一些接地返回路径、该路径可以尽可能靠近正向路径。 如果您有第二层接地平面、您可以使用通孔将所有这些组件连接到该平面、这将变得容易得多。 如果没有严格遵循的路径、则会打开形成散热器的环路、从而导致各种噪声问题。 在您的布局中、我可以看到整个电路板基本上是一个散热器。

    我还提到了接地回路、因为您必须小心它们的位置。 例如、您不希望它们直接在 IC 下方传递。 在布局中的第二个周期中、它将直接在 IC 下方传递并导致接地错误。 您可能会认为这是可以的、但前提是您使用了底部接地层并使用几个过孔将所有上述组件直接连接到该平面、但最好将它们的接地点靠近在一起。

    但愿这对您有所帮助。 TI.com 上提供了开关稳压器布局的应用手册、这些手册可能对您有所帮助。

    此致、

    克林特

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    感谢您的回答!  我验证了我选择的电感器的最大额定电流、您答对了、对于1.5 [A]、电感将其值减少到接近90[uuD]。

    当我第一次组装 PCB 时、我使用了一个15[uF]的 Cin 电容器、但奇怪的是、与我稍后使用的0、47[uF]相比、这个值的噪声更大。

    我忘记告诉您的是、我的实验室现在没有焊接组件的"炉"、因此我决定在散热垫的中间放置一个通孔、允许我使用焊机。 我使用测试仪测试了导通性、并验证了此焊盘的接地触点。 您对此有何看法?

    您是否认为可以创建一个连接在源和 PCB 之间的低频带滤波器来解决噪声问题?


    我没有意识到接地的重要性! 非常感谢您的建议和快速响应。 我附上了我的物料清单和电感器电流行为。

    e2e.ti.com/.../7167.BOM.pdf

    此致、

    安德烈斯

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    您好 Andres、

    包括电感器在内的 BOM 看起来不错。 我只需确保 Rsns 是1/3W 或更大的电阻器、1/4W 就会推动它。 至于 DAP、只要连接到接地端、就可以正常工作、否则可能会出现问题。

    至于滤波来解决这一问题、我真的不认为有任何方法可以做到。 接地连接和布线的方式绝不允许您获得完整的1.5A 电流。 布局对于转换开关而言非常重要、因此在您知道布局良好之前、您无法解决任何其他潜在问题。 遗憾的是、我认为您使其正常工作的唯一方法是采用新的布局。

    此致、

    克林特

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    大家好、再次感谢您的所有建议!

    我阅读了 TI 的一些文档、您真的有好东西! 我决定重新进行布局、尝试按照您的说明进行操作。 这一次、我使用两层、我为感应电阻和输入电容器选择了更大的元件(1210)。 我还考虑了具有高压摆率电流的路径、并将过孔置于可缩短关键组件距离的环路中。 我将组件尽可能靠近 IC 放置。 我随附了我的新 PCB 设计以及 BOM 和一些布局注意事项。 我在设计中添加了一些新功能:

    1) 1)我在顶层的电感器下放置一个"填充"。 我了解到这有助于降低该组件的噪声。

    2) 2)我在数据表中读出、开关二极管阳极的过孔必须较厚且远离其他过孔。 这让我不敢在设计的顶层放置一个宽度的接地层。 我读出、虽然接地平面越大、但我的电路中的噪声和电阻会更小。 这适用于降压转换器吗?

    3) 3)我在 IC 的 DIM 引脚上添加了一个电容器。 我认为这可以降低远离转换器的信号的噪声。

    您对此新设计有何看法? 底层中的元件会对顶层元件产生干扰或噪声?

    谢谢、此致

    e2e.ti.com/.../6281.PCB.pdf

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    您好 Andres、

    是我的 PCB 注释。 还不错、但可以稍微改进一下、接地也确实如此。 我将在#2中对此进行评论。

    1.我总是使用一个完整的接地平面、所以电感器下方通常有接地。 我一直认为,如果可能的话,这是一件好事。

    2.我没有听说过二极管附近的过孔。 实际上、如果我有一个底层接地层进行连接、我总是在这里使用它们。 重要的是要小心电流和返回电流路径的位置。 我的建议将使环路保持紧密、并且靠近电路板的右下角、远离其他一切。

    3.没关系。

    如果你使用我的建议、我认为这会很好地发挥作用。 然后、开关噪声应该被完全隔离并且不应该影响其它组件。

    此致、

    克林特

    e2e.ti.com/.../PCBreview.pdf

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    您好、Clint、

    我做了你告诉我的修改。 我更改了一些组件的位置、尝试使它们与关键连接稍微远一点。 我还添加了您告诉我的过孔、我在 PCB 的两侧放置了一个多边形接地层。 我随附了一个包含新模型的 pdf 文件、以及在布局过程中我观察到的一些事项和问题。

    再次感谢!

    此致、

    安德烈斯

    e2e.ti.com/.../PCB_5F00_2.pdf

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    e2e.ti.com/.../PCB_5F00_2review.pdfHelloAndres、

    这看起来更好、但我在您的 PDF 中附上了一些评论。 它主要是为了固化接地层。

    此致、

    克林特

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    很棒! 我删除了所有接地路径、并通过 PCB 两侧的接地平面连接了所有器件。 我在下面的文件中附加了这些修改。 您认为设计已经准备好了吗?

    再次感谢!

    此致

    安德烈斯

    e2e.ti.com/.../PCB_5F00_3.pdf

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    您好 Andres、

    看起来要好得多。 我最后要做的是将输入电容器逆时针旋转90度、并尝试在 VIN 和输入电容器之间更直接、更靠近器件运行走线。 这将缩小环路并降低可能产生的噪声。

    此致、

    克林特

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    您好、Clint、

    我进行了您建议的修改。 我更改了其他一些内容、例如输入连接器的位置、以便使路径更加直接。

    非常感谢您的帮助!

    我知道有任何其他建议

    此致、

    e2e.ti.com/.../PCB_5F00_4.pdf


    安德烈斯

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    您好 Andres、

    看起来非常好。 它应该能很好地工作。

    此致、

    克林特

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    非常感谢您的支持和帮助 Clint。
    你对我帮助很大。
    此致、
    安德烈斯