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[参考译文] LM27762：LM27762电荷泵不能达到#39；t REACH 负电压(为什么？)

admin
Guru**** 2337880 points
Other Parts Discussed in Thread: LM27762
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/609716/lm27762-lm27762-charge-pump-doesn-t-reach-negative-voltage-why

器件型号：LM27762
我使用 LM27762构建了一个电路板、其理念是通过5V 电源提供+3.3/-3.3电源轨。 正电源轨很好、负电源轨很不好... 我有2x4.7µF μ F 的输入电容器、电源看起来非常刚性(在 IC 的电容上测量的电压小于3mm)、我只看到大约3kHz 的小瞬态(它在 PFM 模式下工作)、并且它们可能来自我用于示波器的最短接地线。 C1 (飞跨电容)为1µF μ F (470nF 的试验没有更好)、电荷泵电容 CP 和输出电容为4.7µF μ F (建议值)。 μ 4.7µF 为0805、其他为0603、因此我认为偏置不会破坏有效容量... 我有1M+560k 用于+ve 反馈、820k+470k 用于-ve 反馈。 负载很轻、实际上、在测试中、我对所加电的运算放大器进行了去色、因此负电源轨处于开路负载。 我看到的是：在飞跨电容器上、2MHz 时会出现短时脉冲(5-7个脉冲)(主开关)、然后是缓慢(断开)充电、3kHz 时会重复。 我认为这是由于不存在负载而导致的电荷泵周期跳跃。 最大的问题(正如我看到的)在电荷泵电容器(引脚5)上：我希望看到-4.7 -4.8V (由于开关损耗)、而在-2.2V 和2.2V 之间有1.5kHz (半 PFM)。 负 LDO 显然无法正常工作... 以这种方式导致电荷泵出现故障的原因是什么？ 提前感谢
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    TI__Guru**** 2337880 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。
    您能否发布您的原理图、PCB 布局和一些波形(Vin、OUT+、CP、C1+)？

    这种情况发生在多个电路板上还是仅发生在1个电路板上？

    您可以订购 EVM 并获取已知的工作电路。
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    TI__Guru**** 2337880 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。
    同时、我仅使用转换器和相关组件组装了另一个电路板(我已更换 LM 以确保其未损坏)(因此没有负载)。 同样的问题、实际上、我在3.3 LDO 输出上看到了可怕的纹波(大约20mV、不是我在无负载时对低噪声 LDO 的预期)。 一旦我获得 USB 记忆棒、我将执行一些波形捕获。 在旧电路板中、我甚至移除了飞跨电容器、并观察到电荷泵实际输出电压低于2.5V。 现在、这里是原理图和布局。 R14-Q1和相关元件不在电路板上(这是输出电路的一部分)；图中未显示大多数底部是接地层、如果这可能是一个问题的话。 使用更大的封装电容器是否会导致问题？ 此外、我开始怀疑电容器本身...
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    TI__Guru**** 2337880 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。
    原理图 http://imgur.com/a/PmM12 布局： http://imgur.com/a/1fxmu
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    TI__Guru**** 2337880 points
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    感谢您发帖。 是的、请在得到一些波形时发布它们。

    连接/连接所有这样的网/点很难正确完成。 来自一个电路的电流通过 Vin/GND、这会导致另一个电路感测到的点出现压降。 使用 GND 平面要好得多。 您可以尝试向 C1/C3添加电线、并使用实验室电源将5V 电压放在那里。

    您能否分享您正在使用的电容器的器件型号？
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    TI__Guru**** 2337880 points
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    尝试直接在输入电容器上应用实验室电源的+5V 电压、但没有帮助。 不过、我已经了解了电容器的规格(GRM21BR71C475KE51)、并且谐振频率似乎非常接近转换器的2MHz 工作频率！ 这是问题吗？ 如果它在谐振附近工作、那么电容器会更小... 电容值。 此外、我不知道为什么即使使用短弹簧接地探针、我也会在大约3kHz 的频率下到处看到大干扰。 我认为这可能是相关的(电容器无法正确吸收电荷泵脉冲)。
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    TI__Guru**** 2337880 points
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    在开关频率附近自谐振意味着电容此时的阻抗最低。 这很好。

    我们需要查看一些波形以进一步调试。

    您还可以为此器件订购 EVM、以获取已知的工作电路进行测试。
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    TI__Guru**** 2337880 points
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    好的。 我想、这样的诀窍是使电容器接近谐振、但不超过它... 我做了一些尝试并修改了输入电容器、与 EVM 差不多、现在有一个10µF Ω 和一个1µF Ω 并联。 实际上、它很有帮助、因为现在至少正电源轨正常工作。 我还从同事那里"借用"USB 记忆棒、并进行了一些波形拍摄、使用带有头部"线圈弹簧"接地夹的 N2872A 1：10探针、接地参考位于稳压器上方的过孔上(实际上有接地填充、 它未显示在布局屏幕截图中、以避免隐藏另一侧的迹线)。 如果它有助于实现大约5mA 的功耗

    稳压器左侧的-+5V 输入(http://imgur.com/a/eGcHV、交流耦合 http://imgur.com/a/D5SD1、瞬态放大 器 http://imgur.com/a/VT8Sv)
    我认为这些瞬变是真的(不是由削波引起的)、因为我在其他一些地方看不到它们。 我看到2MHz 开关和一些其他较慢的瞬态。 重复率可以是 PFM 模式之一(请记住、此电路板上未加载转换器)

    -输入电容器(http://imgur.com/a/jrTuX、ac+zoom http://imgur.com/a/kCdCV) 电容器成功过滤了2MHz 瞬态、但仍然保持较慢的瞬态。

    -稳压器输入、位于引脚(http://imgur.com/a/EC48C)附近的过孔上、峰值模式采集、无 BW 限制器。 如所示、在这个范围内、我无法看到更好的...

    - C1 +侧(http://imgur.com/a/VyIQK、放大突发 http://imgur.com/a/zdESf)、C1 -侧(http://imgur.com/a/n21g8、放大突发 http://imgur.com/a/TOdLQ) 我不是电荷泵专家、但他们至少对于数据表中所述的工作来说是合理的。 但是、我不明白为什么它仅泵到-2.8V 最大值、以及为什么 PFM 启动。 在这里、我期望至少-4.5V 的电压。

    -电荷泵储罐电容器 CP (http://imgur.com/a/p4VA4R、放大瞬态 http://imgur.com/a/KtXJb)。 我对 C1上的信号的期望值

    - V+输出、在滤波器电容器(http://imgur.com/a/KTvXn、交流耦合 http://imgur.com/a/dL1Gs)上 、+3.3V 输出非常好、至少从我的示波器可以看到。 这里没有瞬变迹象、因此之前的瞬变可能不是接地线夹的伪影。

    -输出电压、在滤波器电容器上、只是出于完整性考虑(http://imgur.com/a/WbBtx) 、负 LDO 没有出现(CP 未达到其电荷)、因此我不希望这里有任何好的东西。

    当 EVM 到达时、我最终可以尝试将输入电容器安装在更靠近稳压器的位置、位于底部。 但是、我不清楚故障。 从数据表中可以看出、PFM 将输入电压与 CP 上存储的电荷进行比较、并在电荷足够大时跳过周期。 因此、在理论上、如果稳压器看到的瞬态较低、例如2V、它可以停止为 CP 充电至大约-2V。但是(除非它是我看不到的极快瞬态)、它不会低于4.1V、飞跨电容器上的电压也不会太高 (我希望在充电阶段看到 C++上几乎所有的输入电压)... 近况如何？
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    TI__Guru**** 2337880 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。
    更新了：将 μ F 1µF 电容器移到底部、靠近稳压器。 现在它起作用了！ 从未想过电荷泵会对输入电容器的布局如此敏感... 可能是为0402设计的、使用较大的电容器会使其与引脚太远(实际上、我在引脚上看到的是瞬态、但在电容器上却没有看到瞬态、这确实使我很不相信) 编辑：对发生的情况做了一些估算... 在转换器工作时、我可以在大约200MHz 时看到一些小的瞬态(示波器只有100MHz 带宽、因此我看到它们如此小...)。 在该频率下、输入电容器的轨道阻抗可能约为1.5欧姆、与2.5欧姆充电开关电阻的顺序相同。 这可能是问题的理由...
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    TI__Guru**** 2337880 points
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    感谢您分享您的解决方案。 是的、开关电源中所有电容器的阻抗必须尽可能小。 您的所有图都显示了高压降、这意味着具有高阻抗。