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[参考译文] TPS54560:噪声/运行不稳定/反馈

Guru**** 2392905 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS54560, TPS54531

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/711116/tps54560-noise-unstable-operation-feedback

器件型号:TPS54560
主题中讨论的其他器件: TPS54531

您好!

我的任务是设计一个非隔离式电源、将12-48V 直流转换为6-48V 直流、因为我在 TPS54531方面拥有良好的经验、所以我选择了 TPS54560进行转换。

要求:

输入:12至48V 直流

输出:可通过电位计进行调节、电位计的电压范围为6至尽可能接近输入电压。

输出电流、在0-4、8A 范围内波动(输出被切换至一个具有大约50ns 上升时间和相同下降时间的负载、最坏情况0至4、8A 满电流在此上升时间内切换)

输出电压应尽可能小地波动、但设计需要非常小、因此无法实现大输出电容器、我可以接受5%的电压波动。

问题:

n´t 负载仅具有电阻性、不以任何方式或形式进行开关、我也无法使其正常工作。

TPS 在空载时工作、输出电压稳定且可通过电位器进行调节。 如果我连接电阻负载、例如10R、如果输出电压设置为低于约12V (随输入电压变化而变化)、则 TPS 会工作、高于 TPS 会进入过压/过流保护、 SW 引脚上的波形不会以"恒定"占空比进行切换、并且会跳过脉冲、因此输出电压会发生很大变化(大约3V pp)。 如果我尝试进一步提高输出电压、SW 引脚上的半周期会变小(因为跳过的脉冲更多)、因此输出电压会下降并变化更大。

此外、如果直接将48V 电压/热电压连接到电路板上、我会遇到 TPS 油炸问题、我知道瞬变会发生这种情况、我认为我可以在电源输入端使用额外的 tvs 来解决这个问题。  

假设:

我在布局上犯了一个很大的错误、但我不知道在哪里、除了 FB 线放置不当。

我在 FB 线路上有噪声拾取问题、但我尝试探测到、FB 线路上的噪声低于我的 RIGOL DS1054测量值。

尝试解决问题的方法:

断开 PCB 上的 FB 线、并将连接到电位器的导线焊接到该导线上、该电位器直接焊接在陶瓷电容器顶部->没有真正的变化(这让我感到困惑)

增大输入电容->无变化

增大输出电容->无变化

更改开关频率->没有变化/高于600kHz 左右由于开关损耗增加、TPS/二极管变得很热(我假设?)

将电容器从 FB 直接焊接到 TPS 上的 GND ->更糟糕的是

降低 FB 电阻分压器的值以降低拾取噪声->稍好一些、但我只能走得太远、因为我需要 SMD 电位器、这些电位器的额定功率不是很高

不同的补偿组件->略微改变了行为、确实改善了行为、但是、由于输入/输出电压较高、我不知道应该使用哪些组件。 我已经尝试过 WebBench 仿真软件中的各种建议组件、但所有组件的工作条件都比单个50nF 的接地条件差。  

使用/选择的组件:

输入电容为:2个10uF/50V 陶瓷电容直接位于 TPS 上、6个10U/50V 陶瓷电容位于电路板上的其他位置  

输出电容为:1个100uF/50V 聚合物 ESR@100kHz:25m Ω 额定纹波:2A (HXB500ARA101MJA0G)、与2个10u50V 陶瓷电容并联

电感器: 22uH Ir:5.7A Isat:10.2A Rdc:37m Ω(Würth Ω: 744373965220)

二极管: STPS5L60

定时电阻:220k ->开关频率约为450khz  

原理图:

注意:应将同一电路板与 TPS54531配合使用、因此时序电阻器作为电容器消耗、实际电路板上安装了一个电阻器。 我知道我拧紧了补偿网络、但是我在放电的电容器封装顶部焊接了额外的组件。 我知道将 FB 线直接放置在 SW 节点下方并不是最佳选择。

布局:

我已经制作了一个测试布局、您可以在下面查看它。 层顺序如下:

顶部:红色

2、层:紫色

3.层:橙色

图层:绿色

5.层:黄色

底部:蓝色

所有层都填充了接地。

我尝试尽可能减小环路面积、但我不知道我这么做的效果如何。

需要:

帮助我指明我应该寻找的方向、我缺少什么?

可能唯一的问题是、我不知道/不了解如何为不同的输入/输出电压设计补偿组件。

我的布局是否真的如此糟糕? (SW 节点/二极管/电感器位置下的 FB 线)我该怎么做才能进一步改进它?

感谢您花时间阅读它。我非常感谢您的观看。 如果需要一些其他信息、请毫不犹豫地询问、我也可以提供范围屏幕截图。

 请原谅粗朗格利施,我不是一个母语的人。

  • 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。
    Stephan、

    我通常不支持 TPS54560、但由于是周末、我将发表一些意见:

    我不想指出显而易见的事情、但您知道 TPS54560只是一款降压稳压器。 输入电压必须始终高于输出电压。
    2.你的薪酬肯定不正确。 您仅显示了从 COMP 到 GND 的100nF C3。 您应该有一个与该电容器串联的电阻器来形成补偿零点、并有一个从 COMP 到接地的并联电容器、该电容器与电阻器形成一个极点。 由于计算补偿电阻器的公式中包含 Vout、因此为宽输出电压范围设计补偿网络有点困难(但不一定是不可能的)。
    3.对于输入电压和输出电压之间的高输出电压小于3V 左右的余量,将禁用特殊引导充电电路。 您可能会看到大纹波。
    4.我无法完全按照您的布局进行操作。 我无法判断您的输出电感器和电容器位于何处。 我在阴极上看到环流二极管和六角过孔阵列、但看不到引线从哪里走。
  • 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!

    我知道 TPS 只是降压、这没问题、我需要输出尽可能接近输入、例如:
    输入:48V 输出:16V 或
    输入:24V 输出:19V 或
    输入:12V 输出:6V
    但有时:
    输入:48V 输出:45V 或
    输入:24V 输出:20V 或
    输入12V 输出:10V
    或给定输入和输出电流的最大可能值
    我知道、如果我靠近电源轨、纹波会更糟(需要打开内部 FET 为自举 C 充电)

    2.是的、我知道100nF 只是原理图中的占位符、实际上并不是已组装电路板上的占位符。
    我很难计算这些值、我会再试一次。

    3.见1.

    TPS 和二极管位于 PCB 的底部(蓝色层)、电感器和100uf 电容器位于二极管阴极的过孔阵列的顶部(红色层)、通过电路板直接连接二极管和电感器。 (底部屏幕截图)
    电位计位于顶部、一个桥臂直接连接到正输出 c 端子。

    感谢你的帮助和时间。