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[参考译文] TPS92641:有关电路尺寸的问题

Guru**** 2338140 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS92641
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/611509/tps92641-questions-regarding-circuit-dimensioning

器件型号:TPS92641

我目前正在评估原型板上的 TPS92641 LED 驱动器。 应用场景如下:

-输入电压:12-28V

-输出电压:2-5V (单个 LED)

-输出电流:500mA - 5A

-开关频率:当前为300kHz (可能会降低至250kHz,以确保在最坏的工作条件下最短导通时间)

-调光:模拟+ UDIM (1.5kHz)

驱动器正常工作、但开关频率和占空比都不稳定。 当射频串联电阻设置为470Ohm 时、我会看到双开关脉冲(看起来像过流行为、但脉冲之间的间隙较短)。 通过将电阻增加到10KOhm、可以消除这种行为。

我的感应电阻器设置为20m Ω、以便在较高的输出电流条件下将功率耗散保持在可接受的范围内、电路应该能够驱动这些输出电流。 在使用此类低电阻值进行电流感测时,是否有必要增加射频?

关于补偿电容器:哪个值适用于我的设计? 通过使用 UDIM、100nF 是否是 PWM 调光应用的正确选择?

另一个问题与导通时间电路的尺寸相关。 Con 电容值是否有任何下限? 我希望使 Ron 电阻器的功耗尽可能低、因此有必要使用小于1nF 的电容、这在我目前发现的所有参考设计中都得到了使用。

整个电路如以下原理图所示、未组装 T15和 C36。 我希望能就尺寸问题提出意见和建议。

  • 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!

    要回答您的问题:

    20m Ω 的感应电阻器可以正常工作。 您也不需要增加射频。 我怀疑这是布局问题、10k 提供的额外滤波会在某种程度上掩盖它。 如果您愿意、我很乐意查看您的原型布局并发表评论。 我相信、如果您愿意、您也可以在数据表的末尾与之进行比较。

    2. 100nF 或更高的电容适用于任何应用。 您可能唯一希望更改的时间是需要快速 IADJ 带宽的情况、这种情况很少见。 在这种情况下、您实际上可以降低它、但我在这里看不到需要、尤其是在 IADJ 上已经有10uF 电容器时。

    3、该电阻器即使在1nF 条件下也不应耗散太多。 但是、可以减少使用量。 请记住、在某个点、引脚电容和其他寄生电容可能会成为影响电压下降的重要因素。 可能需要相应地调整 Ron。 我建议绝对最小值可能为100pF、220pF 至470pF 更合理。 您的选择。

    此致、

    克林特

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    感谢您的回答、

    我将保持检测电阻器的值为20m Ω、补偿电容器的值为100nF (IADJ 带宽不是问题)。

    关于 Ron:

    起初、我使用6.34KOhm - 1nF 作为斜坡电路。 使用该电容值、我在使用热成像摄像头查看电路时观察到电阻器上有一个热点。 在28V 电压下、在关断时间内的预期功耗为(28*28)/6340 W = 124mW、在导通时间内、将电容器充电至反馈电压时的预期功耗略低。 平均功率耗散超过100mW、这对于我的情况是不可接受的。 0603的封装限值为100mW、我始终保持一定的余量。 此外、在我的电路板上、有4个 LED 驱动器、并且斜坡电路的总功耗将高达400mW。

    我也非常确信、我的主要问题是电流感测信号上的噪声。 请查找以下布局(2层、黄色顶部、蓝色底部、富液区域为 GND)、提前感谢您的任何评论和提示。

    顺便说一下、LED 单元通过一根长度约为30cm 的电缆连接到驱动器 PCB。 将元件重新放置或添加到 LED PCB 相当困难。

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    您好!

    您的总体布局实际上相当好。 我真正关心的唯一问题是 VCC 电容器以及它只有一个接地过孔的事实。 过孔的放置也有一点相关、但主要是因为只有一个过孔。 VCC 可能仅提供20mA 或30mA 的平均电流(取决于 Fsw 和 Qg)、但 VCC 电容器中用于打开/关闭 FET 并为引导电容器充电的峰值电流要高得多。 每个周期的峰值电流可能为几安培、甚至更多。

    因此、这让我感到担忧的原因有两个:

    第一个是过孔紧邻 CS 引脚。 这些通过单个过孔的峰值电流将产生大量噪声、并可能辐射到 CS 引脚。

    第二个原因是、使用这些峰值电流和单个过 VCC 的电阻/电感可能会使每个周期折叠、这可能会导致 VCC 上产生大量噪声、还可能导致栅极驱动信号上产生大量噪声。 LG 恰好紧挨着 CS 引脚和连接到电流感应电阻器的 CS 迹线。

    您应该能够探测 VCC、HG 和 LG、以查看它们上是否存在过多的噪声。 如果是这样、则可能是放置和单个过孔。 在这种情况下、我将获取 VCC 电容/自举二极管组合、逆时针旋转90度、并将 VCC 电容接地连接到输入电容接通的接地层。

    此致、

    克林特

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    再次感谢您的帮助。 我根据您的建议修改了 PCB (将 VCC 电容连接到开关 GND)、并能够减小射频电阻值。 我无法降至470欧姆、但由于1KOhm、不再出现双开关脉冲。 对于下一个 PCB 版本、我不确定哪种方法更好:

    1.根据您的建议连接 VCC 电容器

    2.通过添加过孔并增加与 CS 走线的距离来加强 VCC 电容的 GND 连接

    我的问题是、当使用第一个方法时、来自"脏"开关 GND 的噪声会以电气方式耦合到 IC 的电压基准系统中。 占空比和频率仍然因周期而异(我想说大约5-10%)、我不知道这种行为是否正常以及如何改进。

    以下是在修改后的 PCB 上进行的测量:

    绿色:Hg、紫色:LG、黄色:感应电阻器上的电压、红色:电感器电流

    绿色:Hg、紫色:LG、黄色:开关节点、红色:电感器电流

    正如您在原理图中看到的、我已经将 HG 栅极电阻增加到了22Ohm、以将开关节点上的过冲和振铃降低到可接受的水平(峰值约为30V)、因为电路板上使用的是40V MOSFET。 此外、我还测试了一个可消除振铃的小型缓冲电路、但现在未组装该电路。

    测量结果是否正常? 请提供进一步评论。

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    您好!

    两种方法都可以正常工作。 VCC 电容器接地是"噪声"接地的一部分、这就是为什么它需要非常好地连接到接地层的原因。 稍微远一点重新布置 CS 迹线也不会受伤。

    但是、您的测量结果与我所能给出的结果相比看起来很好。 示波器快照中的几个开关周期更有说服力。 但是、要回答您对每个周期5%至10%变化的问题、可能是正常的。 误差放大器会斩波(有关更多信息、请参阅数据表)、因此它会在每个周期交换极性。 这是为了消除使器件如此精确的输入失调电压。 如果不这样做、则无法获得+/-600uV 最坏情况下的总 CS 失调电压。

    此致、

    克林特