• 状态 Resolved
  • 已锁定 已锁定
  • 回复 24 回复
  • 订户 0 订户
  • 视图 833 视图
  • 用户 0 会员在此处
选项
选项
相关

This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] LM5576：降压转换器无法提供输出电压(除非在高温下)

admin
Guru**** 2434410 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5576

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/662550/lm5576-buck-converter-failing-to-provide-output-voltage-unless-at-high-temperature

器件型号：LM5576

我的公司有一个使用 LM5576将电源从48V 汽车电池降至6.5V/18V (可选件由使用 FET Q401的板载 MCU 控制)的生产 PCB。 未连接负载时、IC 工作正常。 然而、当在  6.5V 输出下连接一个4Ω Ω 负载(我们使用这种方式模拟触摸屏平板电脑的电流消耗)时、IC 将无法提供输出电压、或者提供一些不良的中间电压。 此外、6.5V 还为3V3 LDO 供电、该 LDO 为板载 MCU 供电、有时我们的复位监控器会将其复位、因为电压骤降太大。

使局势复杂化的一些异常情况：

1.我们以前的电路板版本和当前电路板版本只有两个变化(板载 MCU 上的 ADC 精度变化和额定更高的保险丝 ROV400)。 我们已经确认了这两个因素都不会影响转换器的运行--然而我们之前的电路板版本工作得非常好，即使电流消耗为4Ω μ A 或~1.6A，也始终提供6.5V 的输出电压；但是我们的当前电路板版本是输出不好的版本。

2.当再循环二极管 D400加热至115F 时，转换器工作正常，但在室温下，转换器无法升高电压。

我将附上我们设计的电源管理部分的原理图。 如果有人以前看到过这种情况、或者在调试此硬件问题时有类似的帮助、我们将不胜感激。 我们在这里和工厂完全感到困惑、因为这种设计以前和现在都不起作用、这是没有合理理由的。 如果您需要任何其他详细信息或范围捕获等、请告诉我。

提前感谢、

Steven

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、
    有多个问题可能导致输出电压下降。 一些可能的因素包括稳定性、布局不良和安装了错误的组件。

    由于您有一个工作板、我将首先隔离两个板之间的差异。

    这两个板之间是否有任何布局变化？

    此外，当您说：“我们以前的主板版本和当前的主板版本只有两个变化(板载 MCU 上的 ADC 精度变化和额定电压更高的保险丝 ROV400)。 我们已经确认了这两个因素都不会影响转换器，”您是如何确认的？

    •您是否移除了第二个电路板上的 ROV400并直接以输入电压(48VDC)为器件供电？ 您是否已将 ROV400替换为原始组件？
    •您是否移除了 Q400并验证了未连接 ADC 时的4欧姆负载输出？

    此致、
    Katelyn Wiggenhorn
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    抱歉、让我澄清一下、ADC 位于完全独立的电路板块上。 它绝不会与此处的设计交互、也不会测量此电路上的任何内容。 变化只是电阻器和电容器值的变化。

    没有任何布局更改、相同的覆铜线迹、相同的板层压
    •ROV400从.85A 跳闸电流变为1.85A
    •使用第二块板时、ROV400被移除并跳过、仍然输出不良
    •即使未使用开关 Q400连接负载、此问题仍然存在

    回顾一下、我自己对布局提出质疑、但我认为这不是主要问题、因为我们以前的工作版本具有相同的布局。 此外、我不相信安装了错误的组件、因为我们已经制造了数千块板、而这一最新的50块 PCB 我已经在某些人自己验证了组件。

    我对您的稳定性含义感兴趣。 请详述一下。 通常、您会在每个输出电压阶跃(例如0V -> 2V -> 3V -> 4V -> 5V -> 6.5V)时听到高间距可闻噪声(可能来自电感器 L400)。 显然、这种行为并不理想、电压应立即从0变为大于6.5V、这与我们之前的电路板一样。

    此外、您对该问题的热特性有何看法？ 为什么它在寒冷时不能工作、但如果加热足够、则可以工作？
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    您是否能够在  启动和稳态期间在加载和卸载期间共享 Vin、SW、VCC 和 Vout 的波形？  此外、您是否能够共享电路板布局？

    如果 LM5577的环路响应不稳定、则可能会有噪声注入控制环路、从而导致输出电压扰动或产生输出调节问题。  稳定性将受到 L、Cout 滤波器以及斜率补偿组件的影响。  通过加热二极管、您可能会更改某些元件的值、从而使设计在此点保持稳定。

    此致、

    Katelyn Wiggenhorn

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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。

    Katelyn、

    电路板布局如下、尺寸为86mm x 42mm。

    我将努力为您提供所需的捕获。

    谢谢、

    Steven

    编辑： 我删除了电路板布局图像、而是提供了一个 zip (出于隐私原因)、因为您已经查看过它。

    e2e.ti.com/.../layout_5F00_TB.zip

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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。
    我忘了说、当电路板由48V Vin 供电时、转换器将正常工作、并在此版本和之前版本中提供足够的输出。 我们的问题是，当输入电压为20V 时，该版本的输出未能很好地调节到6.5V，即使旧版本在20V 时工作正常。 我们有这个用例、因为输入电源是电池。
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    我将期待您的波形。

    从您的布局来看、我不希望布局成为主要问题。

    您可以尝试的一项测试是向输入端添加大容量电容器、以最大程度地减少转换器输入端的任何振铃。 如果输入端出现振铃、则可能导致不稳定的行为。

    此致、
    Katelyn Wiggenhorn
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    至少这是有关电路板布局的好消息。

    下面是一张截图 zip 文件。 文件名称为 _ _

    请告诉我、您是否希望我采集任何其他内容、或者就组件互换等进行实验。

    谢谢、

    Steven

    e2e.ti.com/.../captures.zip

    一些附加说明：

    • J400/J401的系统输入是一个稳定电源(CS15003XE)、电压为20V/48V DC

    •我移除了 MOSFET Q400以忽略 MCU 的任何影响。 我直接将负载从 Vout 连接到 GND

    •Vout 仍支持3.3V LDO

    • 由于问题的性质、我必须关闭电源、放电电容器、并在采集之间将电路板冷却至室温

    •忽略我关于48V 工作正常的说法。 如果没有 MOSFET、我没有在输出电压下直接对系统进行过多研究。 在任何情况下、我们都可以通过查看48V 捕捉来了解更多信息

    • 我没有得到这方面的捕获、但我尝试根据 http://www.ti.com/lit/an/slta055/slta055.pdf 更改输入电容器

    •我尝试用10uF 和100uF 电容替换 Vin 输入电容 C404 (当前为2.2uF)、但不幸运的是、稳定性问题。 还尝试在 C414 (系统输入)处添加一个10uF 电容器、同时将 C404保持在2.2uF、但仍然不幸运

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    通过再次阅读 IC 的数据表、我实现了我们的设计、将可选的 RC 缓冲器网络从 SW 连接到 GND。 查看示波器图像、当与高负载耦合时、输入/输出噪声非常大。 通过添加网络(与10Ω Ω 电阻器串联的180pF 电容)、该电路板现在工作正常！

    请告诉我、您是否可以帮助确认此设计更改、以便将其提交给我的团队。

    谢谢、

    Steven

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    希望你能度过一个愉快的周末。 我公司的 EE 仍有关于此问题的两个问题：

    •"似乎您找到了解决方案、做得很好！ 遗憾的是、它没有解释[以前的电路板版本]中不存在此问题的原因。" 这是否有任何逻辑上的解释？ 元件值或特性刚刚超出规格、旧版电路板在哪里稳定？ 或生产运行之间 lm5576的变化等？

    •"今天、我还尝试使用此类组件 CSn=100pF、Rsn=8 12Ω Ω 来添加缓冲器修改、复位问题已经解决。 此外、我还看到输出电压从6.45V 变为6.65...6.72V、直到电路板升温。 您是否看到过这样的影响？" --我们是否可以尝试其他模式，或者更改 R/C 等以减少这种额外的不稳定性？

    希望您能指导您正确的设计、使此模块变为一次、因此我们只能看到另外一个最终的电路板修订版。

    谢谢、
    Steven

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    感谢您分享波形以及您为解决此问题而继续进行的工作的结果。

    正如您指出的那样、缓冲器将减慢开关节点的速度、并有效地将开关节点振铃和噪声降至最低。 由于缓冲器可以解决您的问题、这表明了从开关节点耦合到控制环路的高频振铃的根本原因。 为了验证两个电路板之间的这种情况是否不同、我建议采用新电路板和原电路板上开关节点的波形、以便比较开关节点振铃。 为了比较两个电路板的开关节点振铃、必须使用示波器的" Tip and Barrel "方法。 本文介绍了"注嘴和料筒"方法。 www.eetimes.com/document.asp


    此外、当您说："输出电压从6.45V 转换到6.65...6.72V、直到电路板升温"时、您指的是输出电压的直流值从6.45转换到6.65到6.72、或者输出电压在这些值之间振荡？

    为了防止高频噪声耦合、我建议在 VIN 和 PGND 之间添加一个高频旁路电容器(100nF)。 将此电容器尽可能靠近器件放置。 另一种方法是添加一个与引导电容器串联的引导电阻器、以降低开关节点的速度。

    此致、
    Katelyn Wiggenhorn
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    遗憾的是、我的公司似乎不会继续使用缓冲器网络或串联升压电阻器。 这需要更改布局、我们无法这样做、因为我们已经使用当前布局制造了一组裸 PCB。

    我将继续研究当前版本失败的原因、而上一版本正常工作；希望这将为我们提供一个简单的修复方法、例如组件值更改。

    谢谢、
    Steven
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    我知道。 让我们看看是否有组件更改、这也有助于解决此问题。

    您是否能够在原始电路板和新电路板上获取开关节点振铃的波形？

    此致、
    Katelyn
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    对于之前的电路板版本(v2.0)和新版本(v2.1)、请参见附加的开关节点振铃(50ns div)以及常规开关波形(5us div)。

    观察振铃/50ns div、 当开关打开时、两个电路板似乎具有相同的振铃(在大约相同频率下具有20V 输入电压、~10至30V 振铃)。 但是、检查常规波形/5us div、看起来新电路板的占空比和波形形状不佳、而旧电路板的占空比和形状良好。

    此外、我们的 EE 和我都注意到了使用示波器探针进行测量时出现的一些奇怪行为、其中通过将探针尖端触碰 SW 引脚(~15pF、10MΩ 从 SW 到 GND)、输出开始正常工作。

    考虑到这些波形、考虑到这些波形、是否有任何改善稳定性的即时建议？

    谢谢、

    Steven

    e2e.ti.com/.../2.0v2.1-captures.zip

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    示波器探头的高频电容为高频噪声提供了一条路径、可最大限度地降低开关节点振铃的影响。 我认为噪声会耦合到 COMP 节点、从而造成不稳定。 是否可以在 COMP 和 FB 之间添加高频电容(10nF-100nF)？

    我还使用 Webench 对您的 LM5576设计进行仿真。 Webench 建议 Rcomp = 14.7k Ω、Ccomp = 3.9nF。 您还可以尝试更换这两个组件、以查看稳定性是否得到提高。

    此致、
    Katelyn
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    所附为 Webench 仿真。

    此致、

    Katelyn

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    感谢您的更新。 我们将尝试这些修改、看看它是否会提高稳定性。 我将在明天更新波形/观察结果。

    同时、这还不能解决为什么 COMP/SW 在旧电路板版本中保持稳定的问题、而是解决了新电路板版本的问题。 因为我们用于 Ccomc/Rcomp 的组件根本没有变化。 您对这种情况的原因有什么看法吗？ 这是否是组件值容差问题？ 还是在 lm5576本身的规格范围内的容差？

    谢谢、

    Steven

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    我们的 EE 和我都尝试了这些模式、并尝试了其他 COMP 值。 遗憾的是、输出对稳定性产生了负面影响。 还测量了 SW 引脚上的振铃/噪声、振幅似乎随着 COMP 组件的任何模块而增加。 请提供有关此修改的建议。

    侧注-是否有任何其他类似缓冲器的模块(可立即抑制振铃并实现稳定输出)、我们可以将其降低到电流占用空间中？

    此外、如果您在"2.0v2.1 Capture.zip"中查看开关节点的振铃、则之前和当前电路板版本具有相同的振铃。 那么、为什么这在一个版本中是一个问题、而不是在另一个版本中是一个问题呢？ 这种不稳定可能有次要原因吗？

    谢谢、
    Steven
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    我认为 LM5576设计易受高频噪声的影响。  这一点很明显、缓冲器可以解决问题、示波器探针的电容也可以抑制噪声。  如果通过 IS 或 COMP 将噪声注入控制环路、我会看到不稳定的行为。   为了降低开关节点噪声 ，您需要抑制开关节点(缓冲器-减少振幅振铃的最佳方法)，降低开关节点的速度(添加 Rboot -也会降低振幅，但通常不会大幅降低)， 在 VIN 和 IC 旁边直接添加一个高频旁路电容器(您可以尝试使用旁路电容器)、 并尽可能减小输出路径(需要布局更改- Cout GND -> PGND -> IS ->阳极二极管->电感器->负载)。  

    我还不明白为什么旧板没有看到这个问题、如果除了前面讨论 的两个原理图更改之外、新板是相同的、那么新板就会出现问题。  您如何测量波形中的开关节点？  您是否使用 Tip & Barrel 方法？

    以下是我在尝试确定两个板之间差异时的其他想法：

    • 您是否在新电路板或原始电路板上测量了 LM5576的环路响应(波特图)？
    • 您是否曾尝试 直接在 VIN 引脚为电路板供电、绕过输入电感器和保险丝？  
    • 您是否还尝试将新组件组装到已知良好的板上？  该板是否仍然运行良好？  
    • 您是否曾尝试将"坏的"LM5567移至"好的"板？  

    此致、

    Katelyn

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    我想澄清的另一点是、您是否尝试在 COMP 和 FB 之间添加与 Rcomp 和 Ccomp 并联的高频旁路电容器？ 这是否也会使稳定性变差？

    此致、
    Katelyn
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    我们似乎仍然没有一个可行的解决方案来帮助实现稳定性(这不涉及布局更改)。 对您在下面的问题提供反馈。

    我还不明白为什么旧板没有看到这个问题、如果除了前面讨论的两个原理图更改之外、新板是相同的、那么新板就会出现问题。  您如何测量波形中的开关节点？  您是否使用 Tip & Barrel 方法？

    是的、将尖头和料筒连接到最近的系统 GND

    您是否在新电路板或原始电路板上测量了 LM5576的环路响应(波特图)？

    不可以、我们在这里没有信号发生器或带宽

    您是否曾尝试直接在 VIN 引脚为电路板供电、绕过输入电感器和保险丝？

    是的、我们之前尝试过此选项、并进行了所有建议的修改。 仍然不稳定  

    您是否还尝试将新组件组装到已知良好的板上？  该板是否仍然运行良好？

    是的、电路板变得不稳定

    您是否曾尝试将"坏的"LM5576移至"好的"板？

    否、但我们已将"好的"LM5576移至"坏的"板。 电路板仍然不稳定

    我想澄清的另一点是、您是否尝试在 COMP 和 FB 之间添加与 Rcomp 和 Ccomp 并联的高频旁路电容器？ 这是否也会使稳定性变差？

    是的、我们的 EE 尝试了这一点：没有产生积极 的效果。

    此外、他还尝试了您的输入电容器建议：我尝试了 C404 0.5uF、1.0uF、1.1uF、2uF、2.2uF。 此外、我还尝试在直流/直流 IC 输入电压和 VCC 引脚附近添加0.1uF 和10nF..50nF。  行为是相同的

    再次感谢您在这个问题上的耐心和帮助、如果您想到了更多想法、请告诉我。

    Steven

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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。
    此外、如果您有时间和带宽在您的终端上运行一些测试(例如制作波特图)、我们很可能会向您发送电路板并帮助您设置任何测试。 我必须与我的高级工程师再次核实这一点、但我认为这应该是可能的。 请告诉我您是否希望这样做。
  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    感谢您的详细回答。  我想进一步澄清一点：

    您是否还尝试将新组件组装到已知良好的板上？  该板是否仍然运行良好？

    是的、电路板变得不稳定

    您是否意味着您仅将新设计中的更新组件移至 "原电路板"？  

    此外、如果您共享您的电子邮件地址、我们可以讨论发货电路板的可能性。

    此致、

    Katelyn

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Katelyn、

    不是、我是指连接到电路板上的 lm5576的所有组件。

    我的电子邮件地址是 steven.tran@l1inc.com

    请随时向我发送有关电路板发货的电子邮件。 如果可能、我们希望在星期四之前发货。


    谢谢、
    Steven

  • 0
    TI__Guru**** 2434410 points
    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 Steven、

    您是否曾尝试仅移动两个板之间更改的组件？

    我现在将通过电子邮件与您联系。

    谢谢、
    Katelyn