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[参考译文] LM5085:输出电压问题。

Guru**** 1688460 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5085
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/1174236/lm5085-output-voltage-issue

器件型号:LM5085

您好 TI 团队。

在我们设计并测试的一些原型中、转换器是 LM5085、输出电压应为3.3V、最大电流为2A。 输入为13.5V。

但我们无法获得3.3V 电压、转换器工作不正常、也就是说、如果没有负载、我们无法使用负载测试转换器、因为输出电压不正常。

我要添加输出电压(黄色)和反馈电压(绿色)的 sch 和波形。

如您所见、一旦我们有输入电压、转换器上升到3.25V、但立即下降到1.7V、当输入电压被移除时、我们将保持100us 3.25V、然后电压变为低电平。  

因此、不确定发生这种情况的原因、请查看原理图、如果您需要更多信息、请告知我。

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    尊敬的 Asael:  

     输入电压=13.5V、负载=2A 时捕获的波形吗? 输入电压持续供电、但您观察到 Vin  间歇性打开和关闭? 请检查输入电源的电流限制是否设置得太低、无法提供足够的能量。

    从原理图 中、建议重新设计 Rense 和 RADJ。  

    1.在最大负载电流下,Rsense 两端应至少有50mV,以降低电流限制比较器的偏移容差的影响。 如果电流限制设置为3A、建议您可以输入类似于30m Ω 的值。

    2.更改 Rsense 后,应相应地更改 RADJ,参见 ICL=40uA*RADJ/RSEN (数据表7.3.4公式9)

    我还附上 了快速计算工具供您参考。  e2e.ti.com/.../0045.LM_2800_2_2900_5085_5F00_Quick_5F00_Start.xls

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    你好,洪嘉湖

    关于捕获的波形、它的输入电压= 13.5V 且电流小于50mA、我们仍然无法在2A 时进行测试、因为电压不是3.3V。

    实际上、我们无法对电路板进行编程、因为电压不是3.3V、因此首先我们必须解决转换器问题以测试电路板的其余部分

    VIN 不是间歇性的、很抱歉造成混淆、我打开和关闭了输入、因此您可以看到我们可以获得3.3V、但仅在我们打开或关闭输入时的瞬间、但在13.5V 始终开启的情况下、我们看到1.7V。

    那么、根据最后的这些评论、您认为我们仍然需要重新设计 RSense 和 RADJ、或者问题的原因可能不同吗?

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    尊敬的 Asael:

    感谢您的澄清。 在根本没有负载的情况下、您能否获得稳定的3.3V 电压? 电源始终开启时、您是否有 Vo 和 SW 波形? (如果您共享、请标记加载条件)。

    同时、仍建议修改 Rsense 和 RADJ 以减小偏移容差。  

    此致、

    宏嘉

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    你好,洪嘉。

    一个注释、用于理解以下图像。 典型输入电压为13.5V、但我们设计的输入电压为5V 至15V。

    在无负载的情况下测试12V 以上(从12V 到15V)的电压、我们的电压大约为1.75V。请参阅下图(Vout-Yellow Line)。 我在这里不演示 VSW、因为当我测量 VSW 时、会发生奇怪的情况、我将在注释末尾进行说明

    在无负载的情况下测试低于12V (从5V 到12V)的电压、我们具有正确的电压、3.3V (输出电压-黄色线路)、因为我们没有负载、开关频率较低(绿色线路)、约为35kHz。

    在负载条件下测试低于12V (从5V 到12V)的电压时、我们具有正确的电压(3.3V)、但频率不正确、我们应该具有583.83kHz、并且我们具有238.1kHz。


    当我们在12V 以上的电压下测量无负载或负载(1A)的 VSW 时、会发生奇怪的情况;当我们放置探针来测量 VSW 时、输出电压为3.3V (频率错误、测量值为128.2kHz)、您可以看到下图、 但是、一旦我们从 VSW 中移除探针、转换器就不会再次工作。 因此、不确定探头在系统中的作用是什么、但借助这些信息、我认为您可以更好地帮助我们。

    如果您需要更多信息、请随时咨询。

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    尊敬的 Asael:

    感谢您提供更多详细信息。  根据您描述的 SW 探头在正常功能方面的优势、该问题可能是由 FB 引脚的纹波不足引起的。  COT 需要 FB 的特定纹波才能使控制方案正常工作。 尝试使用4.7nF 等较大的 CFF 将更多 Vo 纹波耦合到 FB、看看它是否有所改进。

    宏嘉

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    感谢您的评论。 我们正在测试、我们将对其进行测试、然后我们将返回这里并得出结果。

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    尊敬的 Asael:

    感谢您的反馈。 我将首先关闭它、如果您有更多发现、请在帖子中随时更新。  

    宏嘉

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    你好,洪嘉。

    测试后、仅增加 CFF 没有帮助、我们还必须增加 RT 电阻器。 通过将10nF Vcff 和90.1千欧姆 RT 相结合、我们可以在13.5V 时测量3.3V 无负载输入、并且能够在负载下支持0.8A 电流、 但是、当电流大于0.8A 时、转换器无法正常工作、表现出与之前所述相同的性能、因此这对我们来说不起作用。 如果您对此有任何意见、请告知我们。

    由于我们正在测试原型并了解问题与反馈电压有关、因此我们将在反馈引脚中运行具有3类纹波网络的第二个原型、而不是2类、从而解决我们现在面临的问题。

    谢谢。

    阿瑟

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    尊敬的 Asael:

     当您获得上述结果时、Rsense 和 RADJ 的值是多少? 您是否根据先前的建议进行了修改?

    宏嘉

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    我们将在今天或明天收到用于调整 Rsense 和 RADJ 的器件、一旦我们可以对这些器件进行测试、我们会告知您、但同时在反馈中使用3类波纹波形网络的第二个设计中进行工作。

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    好的。 您还可以检查输出电容器的 ESR。 当您使用电解电容器时、ESR 应该已经很大。  

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    洪嘉湖。

    关于输出电容器、我们使用 ESR 为250m Ω 的钽电容器。  您是否会考虑选择具有更多 ESR 的电容器?

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    尊敬的 Asael:

    是250m Ω ESR 应该正常。

    宏嘉

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    你好,洪嘉。

    在测试了某些主板更改 RSENSE 和 RADJ 后、我们遇到了相同的问题。 即使我们增加 CFF、我们也没有变化。 只有当我们更改 RT 和 CFF (两者均增加)时、才能在13.5V 输入时测量3.3V (最大电流仅为0.8A)、且电流大于该值时、转换器无法正常工作、这对我们的应用不起作用。

    阿瑟。

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    尊敬的 Asael:

    您将 RSENSE 和 RADJ 更改为什么值? 是否可以共享布局?

    宏嘉

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    你好,洪嘉

    Rsense:30m Ω

    RADJ:2.74千欧

    在我们的电路板中添加 LM5085的布局、请检查它、如果您需要查看所有布局、我可以通过电子邮件共享光绘文件。

    阿瑟

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    你(们)好

    有关布局的一些注释:

    下面 是 LM5085布局公德线、但在您的布局中、下面提到的第一个环路非常大。

    两个主要的电流环路传导电流、开关速度非常快、要求环路尽可能小、以最大程度地降低传导和辐射 EMI。 第一个环路由 CIN、Q1、L1、COUT 形成、并返回 CIN。 第二个环路是由 D1、L1、COUT 形成并返回到 D1的环路。 从 D1的阳极到 CIN 接地端的连接必须短且直接。 Cin 必须尽可能靠近 VIN 和 GND 引脚、CVCC 必须尽可能靠近 VIN 和 VCC 引脚。

    同时、最好有一个专用于 LM5085的0.1uF 输入电容

    由于布局原因、 FB 非常接近 Vin 布线(Vin 布线会因布局而产生噪声)、您是否可以尝试在 R132处添加100pF 请参阅任何帮助、但同时也可以将 C119增大到10nF。

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    你好、Daniel Li14。

    感谢这些建议。

    我们执行图中标记的以下操作、更改 CIN 的位置以减少第一个环路(CIN、Q1、L1、COUT 并返回 CIN)、并在 VIN 处添加一个旁路电容器(100nF)。

    在进行这两项更改后、无需进行其他修改、转换器在13.5V 时在无负载和负载的情况下工作(测试的最大电流为2A)、这很好、 这就是我们所需要的、但我们需要使用负载测量开关频率、它不是预期频率、 我们应该在13.5V 时具有大约660kHz 的频率、我们测量的频率大约为250kHz、 如果我们使用相同的负载降低电压、 我们将具有大约250kHz 的类似频率。  

    为了计算频率、 我们将 RT = 23.7k Ω、TD = 50ns +(19.4ns -4.6ns)= 64.8ns。 VIN = 13.5。 VOUT = 3.3V

    因此、 如果您能帮助我们了解为什么我们没有合适的频率以及您对 CIN 新位置的评论、我将不胜感激、因为现在 RADJ、CADJ 和 RT 在 CIN 之前连接到 VIN。 这对于重新设计是否合适(图像1)? 还是在底层布线在 CIN 之后连接并连接 RADJ、CADJ 和 RT (图像2)?

    在这两个图中、我们都考虑将 FB 引脚更改为3类纹波网络、并将0欧姆串联电阻器添加到 COUT、因为我们要测试1类、2类和3类纹波网络。

    谢谢、Asael。

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    尊敬的 Asael:

    感谢您的更新。 让我们来看看、回头看看您。

    宏嘉

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    你(们)好

    您能否共享250kHz 的 SW 波形?

    谢谢

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    你好、Daniel Li14

    高速缓存是 SW 波形。

    全部为13.5V 作为输入。 输出= 3.3V。

    在负载条件下、我们具有类似的频率、大约为250kHz、而不是660kHz。

    无负载。

    2.负载= 300mA

    负载= 1.76A

    负载= 2.1A

    阿瑟。

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    尊敬的 Asael:

    根据波形、您的导通时间正好处于350ns-400ns 左右的所有条件下、当负载较高时、您可能会持续有 x2导通时间或 x3导通时间  

    纹波注入是不够的

    2. FB 或 AGND (散热焊盘)受噪声干扰  

    由于倒置分压电阻器上的10nF 前馈,您几乎可以将150mV 纹波耦合到 FB (250m Ω*0.6A 纹波) ,因此纹波注入应该足够了。 但它看起来仍然不稳定。

    您能否查看具有10nF 前馈电容器的 FB 节点电压波形? 您是否尝试在降压侧分压器上添加100pF 电容或220pF 电容?

    谢谢

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    你好、Daniel Li14。

    我们测量了两个板中的 FB 引脚。 其中一个更改针对13.5V 下的负载、另一个更改与这些更改加上更多更改(将 CFF 更改为10nF、并在下限分压器处添加150pF 电容器)。  

    电路板上最后一次更改有效(输入电容器更改为新位置并添加旁路电容器)。

    如果我们不考虑 FB 引脚在导通时间内的峰峰值、则纹波大约为100mV。

    2.电路板在下行分压器上进行了先前的更改、加上了 CFF 至10nF 和150pF 的电容器。

    纹波也接近100mV。

    这些更改有助于减少 x2或 x3导通时间的问题、但频率与之前的图像类似。

    因此、在这两种情况下、频率都不是预期的。

    阿瑟。

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    你(们)好

    我看不到 FB Clear、您能否使用50mV/div 的交流耦合?

    您能否再添加一个输入电容器以查看进一步的改进或使用3类纹波注入方式?

    谢谢

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    当然可以、Daniel Li14。

    已连接 VFB (绿色)与 交流耦合、50mV/div 和 VSW (黄色)的图形。

    所有图形的 Iout = 1A、Vout = 3.3V。

     电路板上最后一次更改有效(CIN 更改为新位置并在 VIN 中添加旁路电容器)。

    两个 VFB 图像、一个图像的纹波考虑了导通时间(Vpp = 76mV)中的峰值、另一个图像没有考虑(Vpp = 16.75mV)。

    VSW 频率约为240kHz。

    2.电路板第1点加上分压器下的 Cff 至10nF 和150pF 电容器。

    两个 VFB 图像、一个图像的纹波考虑了导通时间(Vpp = 80mV)中的峰值、另一个图像没有考虑(Vpp = 20mV)。

    VSW 频率约为160kHz。

    3.电路板第1点、但在 VIN 为22uF 25V、0805的条件下添加第二大容量电容器。

    两张 VFB 图像、其中一张图像的纹波考虑了导通时间(Vpp = 131mV)中的峰值、另一张图像未考虑(Vpp = 13.25mV)。

    VSW 频率约为250kHz。

    4. 在第2点中添加了电路板、但在 VIN 为22uF 的25V、0805中添加了第二大容量电容器。

    VSW 频率约为250kHz。

    两个 VFB 图像、一个图像的纹波考虑了导通时间(Vpp = 38mV)中的峰值、另一个图像没有考虑(Vpp = 20mV)。


    注:

    • 如您所见、在电压反馈分压器的缺点下将 CFF 更改为10nF 并添加150pF 电容器有助于我们消除或减少 x2和 x3导通时间。
    • 增大输入端的电容似乎没有帮助。
    • 在所有情况下、频率都在160kHz 和250kHz 的范围内、但不超过预期频率。
    • 我们还无法测试3类纹波配置;我们将尝试、但 我们不确定是否可以。

    请告诉我们、您对图形和评论的评论。

    阿瑟。

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    你(们)好

    从 FB 交流电压可以看出、它更像是 低 ESR 电容器纹波、而不是高 ESR 电容器纹波。  对于 COT 控制、纹波注入需要具有与电流相同的相位。 根据您的波形、输出纹波看起来具有90度 C 相移。 因此、我怀疑输出电容器的 ESR 很低。   

    我建议使用3类纹波注入方式、或通过添加0.1欧姆-0.5欧姆电阻器来增加输出电容 ESR。

    谢谢

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    谢谢 Daniel Li14。  

    为了测试3类纹波注入方式、我们进行了重新设计、一旦获得了重新设计、我们就可以进行测试。 我们这样做是因为在该设计中、我们可以测试类型1、类型2和类型3的纹波注入方式。

    我们将测试另一个选项、在下星期一添加与输出电容串联的0.1欧姆- 0.5欧姆电阻、我们将告诉您结果。

    阿瑟

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    你(们)好  

    当然、谢谢

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    你好,Daniel Li14和 Hongjia

    我们还无法对其进行测试。 我们将在1月收到的新设计中对其进行测试、因此如果我们可以在1月重新打开此案例、一旦测试完成、新电路板就会很好。

    谢谢  

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    尊敬的 Asael:

    没问题。 我现在将关闭该帖子、如果您稍后有进一步更新、您可以继续在此处发帖。 谢谢你。

    宏嘉