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[参考译文] TPS7H3301-SP:ESR 要求和稳定性

Guru**** 2524550 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。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/738062/tps7h3301-sp-esr-requirement-and-stability

器件型号:TPS7H3301-SP

您好!
这3个问题主要与此稳压器的2m Ω ESR 稳定性要求有关。 与数据表示例中使用的推荐低 ESR 聚合物电容器相比、典型的 CWR29级电容器可能具有明显更高的 ESR。 在某些情况下、满足规定的 ESR 准则变得不切实际、因为要达到该限制、需要使用大量高可靠性电容器。

1) 在我看来、这个滤波器的主要优势(基于数据表中显示的环路响应)是改进系统的增益裕度。 如果没有它、则总环路增益可能在穿越频率之后的某个时间以平坦斜率(在 ESR 引入的零点之后)经历一个幅度、并且该值可能仅比单位增益低10dB (图23)。 此外、该滤波器可能有助于解决输出滤波器阻抗的电感峰值导致幅度在没有该滤波器的情况下重新穿越单位增益线而导致的潜在问题。 如果此滤波器的用途与此不同、请说明。

2) 在仿真中、我发现该滤波器的一个潜在缺点是它会降低 VTT 输出的负载干扰抑制性能。 基本上、滤波器会降低稳压器环路的带宽、在某些情况下、相位裕度也会变差。 那么、如果不满足2m Ω ESR 要求、该滤波器有多必要? 如果 ESR 大于2m Ω(没有 R-C 滤波器)、能否可靠地使用该稳压器的 PSPICE 模型来预测 VTT 稳压器的相位裕度和稳定性? 我对这种方法的一个担心是、即使在不同温度下的几个偏置点、数据表也不会为此器件提供 GM 容差。 而 SPICE 模型可能仅提供典型的 GM 行为(可能与温度相关)。 有人能否评论一下 GM 的不同部分之间的差异是什么?

3) 在我的特定应用中、我的最坏情况偏置电流低于300mA。 我假设2m Ω 的要求基于使用器件的整个电流范围。 以较低电流运行是否可以减轻某些 ESR 要求? 例如、较低的偏置电流同样会降低稳压器的 gm 和开环增益的直流值、这将直接影响环路的增益裕度。

谢谢、
John

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    嘿、John、

    需要使用2m Ω 电阻器、以确保 ESR/Cout 相互作用引起的零点处于高频率。
    您建议将 ESR/Cout 零点置于较低的频率下、增益裕度可能会出现问题。
    可以放置滤波器、以便在拓扑中添加另一个极点并加以考虑。

    虽然我不会说小负载的总体要求发生了变化、但您要问的是非常小的负载。
    您可以在某种程度上看到为该部件制作的 EVM 中 GM 下降的影响。
    在 EVM 用户指南的图7、8、9和10中、您可以看到、随着电流的降低、穿越频率和增益裕度也会降低(尽管稍微减小)。

    由于您所需的电流非常低、我预计交叉频率将显著降低、增益裕度将大幅增加。 您需要做的是确定您需要制定的增益裕度要求、然后适当地规划 ESR 零点。

    您的最佳选择是在频率响应中添加一个极点、以获得良好的增益裕度、这基本上就是数据表尝试建议的结果。

    谢谢、
    Daniel
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    Daniel:

    谢谢你。 我认为这证实了我对滤波器用途的理解。 我遇到的真正问题是、我们的设计中没有包含 RC 滤波器、并且大容量电容器的最坏情况 ESR 相当高(~30m Ω)。 系统正常工作、我们没有看到任何稳定性问题、我们正在争论是否需要重新旋转电路板来添加滤波器以实现稳健性。 我认为、在某种程度上、我们的应用中的低负载电流缓解了该问题。 在仿真中、我们似乎在整个负载范围内具有足够的增益裕度以实现稳定性。 然而、在我们的最大负载下、直流增益能够移动并且仍然保持在大约60deg 或 p.m 的值可以低至~2x。 因此、我询问了器件在给定偏置条件下的 GM 容差。 如果容差相当小、例如10%、则我们可以在没有滤波器的情况下生活。 另一方面、如果 GM 在不同器件之间的变化幅度可达2倍、那么我会担心电路板之间的瞬态性能差异很大。 您对 GM 参数的变化有何看法、比如270mA 吗? 按照这些思路、电流环路高频极点的变化(根据应用手册 Calculator/Excel 工作表、为~200+ KHz)也将对我们决定要做什么感兴趣。

    谢谢、
    John
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    嘿、John、

    遗憾的是、您要求提供的信息在我们的末尾没有具体说明、因为 GM 不是器件电气特性的一部分。

    因此,我不能评论不同部分之间的差异。

    谢谢、

    Daniel

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    Daniel、您好!

    根据您的回答、我知道您的意思是"第6.5节"电气特性"中未明确指定该值。

    然而、对于这个稳压器、gm 显然是一个电气特性、在整个数据表的许多地方都提到了这个特性。 例如、第18页指出"典型的 gm 在3A 时为250S、并会随着负载而变化以节省静态电流(即、gm 在空载条件下非常低)。" 应用手册/ Excel 计算器还具有作为输出电压和电流函数的示例曲线。 使用"典型 gm"阶段表明、数据表的作者对该参数的变化有一定的了解、并选择提供类似于平均值的值。 您是否确定没有其他统计信息可用、或者您可能拥有这些信息的人可以将这些信息直接传达给我?我非常感激。

    谢谢、
    John
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    嘿、John、

    是的、我是说"未在6.5节"电气特性"中明确指定"

    从我们为器件提供的计算器中可以看出、GM 差异很大。
    这就是为什么在第6.5节中未指定它、以及为什么我无法评论不同器件之间的差异。

    该计算器中的所有数据都是典型值。

    谢谢、
    Daniel
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    Daniel、您好!

    谢谢、我明白为什么你不能用我提出的方式来评论我的问题。 我感谢您迄今为止为我提供的答案、它们对我很有帮助。 如果您能幽默到我、根据图23推断 GM 可能发生的变化(在某些情况下)有多大、这是否合理?

    这是合理的。 此波特图似乎取自在2A 负载下的评估板、环路增益裕度约为~10dB (~3n's)。 推断可能是、2A 电流下的 GM 在各个器件上的变化幅度可能不会超过~3x (2A 电流下)、因为这样您就会面临一些评估板不稳定的风险、同时使用数据表的建议输出滤波器来保证稳定性。 基于所述的原因、全球机制的变化似乎不能超过三个因素(大致)。 您同意吗? 即使是这种简单的限制也对我非常有帮助。

    谢谢、
    John
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    嘿、John、

    除了典型值、我不能提供任何其他值。
    我们在器件上提供的所有最大值和最小值都显示在电气特性中。

    我们进行了大量测试、以便指定器件的最大值和最小值。
    如果没有所有这些测试、我就无法评论可能的最大值是什么样的。

    GM 在器件中的可达到的最高水平是否有限制?
    是的、可能存在限制。

    GM 是否会因零件而异、相差3倍?
    否、不同器件之间的差异可能不会相差3倍。 该部件将很难使用。

    这是我可以保证的、还是可以提供最大值?


    谢谢、
    Daniel
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    这回答了我的问题。 我知道如果没有统计测试来支持它、您就无法做出这样的保证。 再次感谢、非常感谢!